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Java知多少(41)泛型详解
阅读量:5827 次
发布时间:2019-06-18

本文共 7219 字,大约阅读时间需要 24 分钟。

我们知道,使用变量之前要定义,定义一个变量时必须要指明它的数据类型,什么样的数据类型赋给什么样的值。
假如我们现在要定义一个类来表示坐标,要求坐标的数据类型可以是整数、小数和字符串,例如:
1 x = 10、y = 102 x = 12.88、y = 129.653 x = "东京180度"、y = "北纬210度"
针对不同的数据类型,除了借助方法重载,还可以借助自动装箱和向上转型。我们知道,基本数据类型可以自动装箱,被转换成对应的包装类;Object 是所有类的祖先类,任何一个类的实例都可以向上转型为 Object 类型,例如:
1 int --> Integer --> Object2 double -->Double --> Object3 String --> Object
这样,只需要定义一个方法,就可以接收所有类型的数据。请看下面的代码:
1 public class Demo { 2     public static void main(String[] args){ 3         Point p = new Point(); 4         p.setX(10);  // int -> Integer -> Object 5         p.setY(20); 6         int x = (Integer)p.getX();  // 必须向下转型 7         int y = (Integer)p.getY(); 8         System.out.println("This point is:" + x + ", " + y); 9        10         p.setX(25.4);  // double -> Integer -> Object11         p.setY("东京180度");12         double m = (Double)p.getX();  // 必须向下转型13         double n = (Double)p.getY();  // 运行期间抛出异常14         System.out.println("This point is:" + m + ", " + n);15     }16 }17 class Point{18     Object x = 0;19     Object y = 0;20     public Object getX() {21         return x;22     }23     public void setX(Object x) {24         this.x = x;25     }26     public Object getY() {27         return y;28     }29     public void setY(Object y) {30         this.y = y;31     }32 }
上面的代码中,生成坐标时不会有任何问题,但是取出坐标时,要向下转型,在   一文中我们讲到,向下转型存在着风险,而且编译期间不容易发现,只有在运行期间才会抛出异常,所以要尽量避免使用向下转型。运行上面的代码,第12行会抛出 java.lang.ClassCastException 异常。
那么,有没有更好的办法,既可以不使用重载(有重复代码),又能把风险降到最低呢?
有,可以使用泛型类(Java Class),它可以接受任意类型的数据。所谓“泛型”,就是“宽泛的数据类型”,任意的数据类型。
更改上面的代码,使用泛型类:
1 public class Demo { 2     public static void main(String[] args){ 3         // 实例化泛型类 4         Point
p1 = new Point
(); 5 p1.setX(10); 6 p1.setY(20); 7 int x = p1.getX(); 8 int y = p1.getY(); 9 System.out.println("This point is:" + x + ", " + y);10 11 Point
p2 = new Point
();12 p2.setX(25.4);13 p2.setY("东京180度");14 double m = p2.getX();15 String n = p2.getY();16 System.out.println("This point is:" + m + ", " + n);17 }18 }19 // 定义泛型类20 class Point
{21 T1 x;22 T2 y;23 public T1 getX() {24 return x;25 }26 public void setX(T1 x) {27 this.x = x;28 }29 public T2 getY() {30 return y;31 }32 public void setY(T2 y) {33 this.y = y;34 }35 }

运行结果:

This point is:10, 20
This point is:25.4, 东京180度
与普通类的定义相比,上面的代码在类名后面多出了 <T1, T2>,T1, T2 是自定义的标识符,也是参数,用来传递数据的类型,而不是数据的值,我们称之为类型参数。在泛型中,不但数据的值可以通过参数传递,数据的类型也可以通过参数传递。T1, T2 只是数据类型的占位符,运行时会被替换为真正的数据类型。
传值参数(我们通常所说的参数)由小括号包围,如 (int x, double y),类型参数(泛型参数)由尖括号包围,多个参数由逗号分隔,如 <T> 或 <T, E>。
类型参数需要在类名后面给出。一旦给出了类型参数,就可以在类中使用了。类型参数必须是一个合法的标识符,习惯上使用单个大写字母,通常情况下,K 表示键,V 表示值,E 表示异常或错误,T 表示一般意义上的数据类型。
泛型类在实例化时必须指出具体的类型,也就是向类型参数传值,格式为:
    className variable<dataType1, dataType2> = new className<dataType1, dataType2>();
也可以省略等号右边的数据类型,但是会产生警告,即:
    className variable<dataType1, dataType2> = new className();
因为在使用泛型类时指明了数据类型,赋给其他类型的值会抛出异常,既不需要向下转型,也没有潜在的风险,比本文一开始介绍的自动装箱和向上转型要更加实用。
注意:
  • 泛型是 Java 1.5 的新增特性,它以C++模板为参照,本质是参数化类型(Parameterized Type)的应用。
  • 类型参数只能用来表示引用类型,不能用来表示基本类型,如  int、double、char 等。但是传递基本类型不会报错,因为它们会自动装箱成对应的包装类。

泛型方法

除了定义泛型类,还可以定义泛型方法,例如,定义一个打印坐标的泛型方法:
1 public class Demo { 2     public static void main(String[] args){ 3         // 实例化泛型类 4         Point
p1 = new Point
(); 5 p1.setX(10); 6 p1.setY(20); 7 p1.printPoint(p1.getX(), p1.getY()); 8 9 Point
p2 = new Point
();10 p2.setX(25.4);11 p2.setY("东京180度");12 p2.printPoint(p2.getX(), p2.getY());13 }14 }15 // 定义泛型类16 class Point
{17 T1 x;18 T2 y;19 public T1 getX() {20 return x;21 }22 public void setX(T1 x) {23 this.x = x;24 }25 public T2 getY() {26 return y;27 }28 public void setY(T2 y) {29 this.y = y;30 }31 32 // 定义泛型方法33 public
void printPoint(T1 x, T2 y){34 T1 m = x;35 T2 n = y;36 System.out.println("This point is:" + m + ", " + n);37 }38 }
运行结果:
This point is:10, 20
This point is:25.4, 东京180度
上面的代码中定义了一个泛型方法 printPoint(),既有普通参数,也有类型参数,类型参数需要放在修饰符后面、返回值类型前面。一旦定义了类型参数,就可以在参数列表、方法体和返回值类型中使用了。
与使用泛型类不同,使用泛型方法时不必指明参数类型,编译器会根据传递的参数自动查找出具体的类型。泛型方法除了定义不同,调用就像普通方法一样。 
注意:泛型方法与泛型类没有必然的联系,泛型方法有自己的类型参数,在普通类中也可以定义泛型方法。泛型方法 printPoint() 中的类型参数 T1, T2 与泛型类 Point 中的 T1, T2 没有必然的联系,也可以使用其他的标识符代替:
1 public static 
void printPoint(V1 x, V2 y){2 V1 m = x;3 V2 n = y;4 System.out.println("This point is:" + m + ", " + n);5 }

泛型接口

在Java中也可以定义泛型接口,这里不再赘述,仅仅给出示例代码:
1 public class Demo { 2     public static void main(String arsg[]) { 3         Info
obj = new InfoImp
("www.weixueyuan.net"); 4 System.out.println("Length Of String: " + obj.getVar().length()); 5 } 6 } 7 //定义泛型接口 8 interface Info
{ 9 public T getVar();10 }11 //实现接口12 class InfoImp
implements Info
{13 private T var;14 // 定义泛型构造方法15 public InfoImp(T var) {16 this.setVar(var);17 }18 public void setVar(T var) {19 this.var = var;20 }21 public T getVar() {22 return this.var;23 }24 }
运行结果:
Length Of String: 18

类型擦除

如果在使用泛型时没有指明数据类型,那么就会擦除泛型类型,请看下面的代码:
1 public class Demo { 2     public static void main(String[] args){ 3         Point p = new Point();  // 类型擦除 4         p.setX(10); 5         p.setY(20.8); 6         int x = (Integer)p.getX();  // 向下转型 7         double y = (Double)p.getY(); 8         System.out.println("This point is:" + x + ", " + y); 9     }10 }11 class Point
{12 T1 x;13 T2 y;14 public T1 getX() {15 return x;16 }17 public void setX(T1 x) {18 this.x = x;19 }20 public T2 getY() {21 return y;22 }23 public void setY(T2 y) {24 this.y = y;25 }26 }
运行结果:
This point is:10, 20.8
因为在使用泛型时没有指明数据类型,为了不出现错误,编译器会将所有数据向上转型为 Object,所以在取出坐标使用时要向下转型,这与本文一开始不使用泛型没什么两样。

限制泛型的可用类型

在上面的代码中,类型参数可以接受任意的数据类型,只要它是被定义过的。但是,很多时候我们只需要一部分数据类型就够了,用户传递其他数据类型可能会引起错误。例如,编写一个泛型函数用于返回不同类型数组(Integer 数组、Double 数组、Character 数组等)中的最大值:
1 public 
T getMax(T array[]){2 T max = null;3 for(T element : array){4 max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;5 }6 return max;7 }
上面的代码会报错,doubleValue() 是 Number 类的方法,不是所有的类都有该方法,所以我们要限制类型参数 T,让它只能接受 Number 及其子类(Integer、Double、Character 等)。
通过 extends 关键字可以限制泛型的类型,改进上面的代码:
1 public 
T getMax(T array[]){2 T max = null;3 for(T element : array){4 max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;5 }6 return max;7 }
<T extends Number> 表示 T 只接受 Number 及其子类,传入其他类型的数据会报错。这里的限定使用关键字 extends,后面可以是类也可以是接口。但这里的 extends 已经不是继承的含义了,应该理解为 T 是继承自 Number 类的类型,或者 T 是实现了 XX 接口的类型。
注意:一般的应用开发中泛型使用较少,多用在框架或者库的设计中,这里不再深入讲解,主要让大家对泛型有所认识,为后面的教程做铺垫。
 
系列文章:

转载地址:http://gpadx.baihongyu.com/

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