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Java 泛型学习(Java 泛型的理解与等价实现)01

Java 
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泛型是JAVA SE 1.5的新特性，泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

JAVA语言引入泛型的好处是安全简单。

在JAVA SE 1.5之前，没有泛型的情况的下，通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”，“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是一个安全隐患。

泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。

泛型在使用中还有一些规则和限制：
1、泛型的类型参数只能是类类型（包括自定义类），不能是简单类型。
2、同一种泛型可以对应多个版本（因为参数类型是不确定的），不同版本的泛型类实例是不兼容的。
3、泛型的类型参数可以有多个。
4、泛型的参数类型可以使用extends语句，例如<T extends superclass>。习惯上成为“有界类型”。
5、泛型的参数类型还可以是通配符类型。例如Class<?> classType = Class.forName(java.lang.String);

泛型还有接口、方法等等，内容很多，需要花费一番功夫才能理解掌握并熟练应用。在此给出我曾经了解泛型时候写出的两个例子（根据看的印象写的），实现同样的功能，一个使用了泛型，一个没有使用，通过对比，可以很快学会泛型的应用，学会这个基本上学会了泛型70%的内容。

估计你快等不及了，现在就贴出源码：

例子一：使用了泛型

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  1. public class Gen<T> {   
  2.     private T ob;   //定义泛型成员变量   
  3.     
  4.     public Gen(T ob) {   
  5.         this.ob = ob;   
  6.     }   
  7.     
  8.     public T getOb() {   
  9.         return ob;   
  10.     }   
  11.     
  12.     public void setOb(T ob) {   
  13.         this.ob = ob;   
  14.     }   
  15.     
  16.     public void showTyep() {   
  17.         System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());   
  18.     }   
  19. }   
  20.     
  21. public class GenDemo {   
  22.     public static void main(String[] args){   
  23.         //定义泛型类Gen的一个Integer版本   
  24.         Gen<Integer> intOb=new Gen<Integer>(88);   
  25.         intOb.showTyep();   
  26.         int i= intOb.getOb();   
  27.         System.out.println("value= " + i);   
  28.     
  29.         System.out.println("----------------------------------");   
  30.     
  31.         //定义泛型类Gen的一个String版本   
  32.         Gen<String> strOb=new Gen<String>("Hello Gen!");   
  33.         strOb.showTyep();   
  34.         String s=strOb.getOb();   
  35.         System.out.println("value= " + s);   
  36.     }   
  37. }  
public class Gen<T> {
    private T ob;   //定义泛型成员变量
 
    public Gen(T ob) {
        this.ob = ob;
    }
 
    public T getOb() {
        return ob;
    }
 
    public void setOb(T ob) {
        this.ob = ob;
    }
 
    public void showTyep() {
        System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());
    }
}
 
public class GenDemo {
    public static void main(String[] args){
        //定义泛型类Gen的一个Integer版本
        Gen<Integer> intOb=new Gen<Integer>(88);
        intOb.showTyep();
        int i= intOb.getOb();
        System.out.println("value= " + i);
 
        System.out.println("----------------------------------");
 
        //定义泛型类Gen的一个String版本
        Gen<String> strOb=new Gen<String>("Hello Gen!");
        strOb.showTyep();
        String s=strOb.getOb();
        System.out.println("value= " + s);
    }
}




例子二：没有使用泛型

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  1. public class Gen2 {   
  2.     private Object ob;      //定义一个通用类型成员   
  3.     
  4.     public Gen2(Object ob) {   
  5.         this.ob = ob;   
  6.     }   
  7.     
  8.     public Object getOb() {   
  9.         return ob;   
  10.     }   
  11.     
  12.     public void setOb(Object ob) {   
  13.         this.ob = ob;   
  14.     }   
  15.     
  16.     public void showTyep() {   
  17.         System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());   
  18.     }   
  19. }   
  20.     
  21.     
  22. public class GenDemo2 {   
  23.     public static void main(String[] args) {   
  24.         //定义类Gen2的一个Integer版本   
  25.         Gen2 intOb = new Gen2(new Integer(88));   
  26.         intOb.showTyep();   
  27.         int i = (Integer) intOb.getOb();   
  28.         System.out.println("value= " + i);   
  29.     
  30.         System.out.println("----------------------------------");   
  31.     
  32.         //定义类Gen2的一个String版本   
  33.         Gen2 strOb = new Gen2("Hello Gen!");   
  34.         strOb.showTyep();   
  35.         String s = (String) strOb.getOb();   
  36.         System.out.println("value= " + s);   
  37.     }   
  38. }  
public class Gen2 {
    private Object ob;      //定义一个通用类型成员
 
    public Gen2(Object ob) {
        this.ob = ob;
    }
 
    public Object getOb() {
        return ob;
    }
 
    public void setOb(Object ob) {
        this.ob = ob;
    }
 
    public void showTyep() {
        System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());
    }
}
 
 
public class GenDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //定义类Gen2的一个Integer版本
        Gen2 intOb = new Gen2(new Integer(88));
        intOb.showTyep();
        int i = (Integer) intOb.getOb();
        System.out.println("value= " + i);
 
        System.out.println("----------------------------------");
 
        //定义类Gen2的一个String版本
        Gen2 strOb = new Gen2("Hello Gen!");
        strOb.showTyep();
        String s = (String) strOb.getOb();
        System.out.println("value= " + s);
    }
}




运行结果：

两个例子运行Demo结果是相同的,控制台输出结果如下：

T的实际类型是: java.lang.Integer
value= 88
----------------------------------
T的实际类型是: java.lang.String
value= Hello Gen!

Process finished with exit code 0


看明白这个，以后基本的泛型应用和代码阅读就不成问题了。

**************************************************************************

上接《Java 泛型的理解与等价实现》，这个仅仅是泛型的入门。有博友反映泛型很复杂，难以掌握。鉴于此，写一片续集。

实际上泛型可以用得很复杂，复杂到编写代码的人员自己也难以看懂。这往往是对泛型的滥用或者类或接口本身设计不合理导致的。

看来用好泛型还真不容易，为此必须从根源说起。

一、逐渐深入泛型

1、没有任何重构的原始代码：
有两个类如下，要构造两个类的对象，并打印出各自的成员x。

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  1. public class StringFoo {   
  2.     private String x;   
  3.     
  4.     public StringFoo(String x) {   
  5.         this.x = x;   
  6.     }   
  7.     
  8.     public String getX() {   
  9.         return x;   
  10.     }   
  11.     
  12.     public void setX(String x) {   
  13.         this.x = x;   
  14.     }   
  15. }   
  16.     
  17. public class DoubleFoo {   
  18.     private Double x;   
  19.     
  20.     public DoubleFoo(Double x) {   
  21.         this.x = x;   
  22.     }   
  23.     
  24.     public Double getX() {   
  25.         return x;   
  26.     }   
  27.     
  28.     public void setX(Double x) {   
  29.         this.x = x;   
  30.     }   
  31. }  
public class StringFoo {
    private String x;
 
    public StringFoo(String x) {
        this.x = x;
    }
 
    public String getX() {
        return x;
    }
 
    public void setX(String x) {
        this.x = x;
    }
}
 
public class DoubleFoo {
    private Double x;
 
    public DoubleFoo(Double x) {
        this.x = x;
    }
 
    public Double getX() {
        return x;
    }
 
    public void setX(Double x) {
        this.x = x;
    }
}



以上的代码是在无聊，就不写如何实现了。
*******************************************************************

2、对上面的两个类进行重构，写成一个类：
因为上面的类中，成员和方法的逻辑都一样，就是类型不一样，因此考虑重构。Object是所有类的父类，因此可以考虑用Object做为成员类型，这样就可以实现通用了，实际上就是“Object泛型”，暂时这么称呼。

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  1. public class ObjectFoo {   
  2.     private Object x;   
  3.     
  4.     public ObjectFoo(Object x) {   
  5.         this.x = x;   
  6.     }   
  7.     
  8.     public Object getX() {   
  9.         return x;   
  10.     }   
  11.     
  12.     public void setX(Object x) {   
  13.         this.x = x;   
  14.     }   
  15. }  
public class ObjectFoo {
    private Object x;
 
    public ObjectFoo(Object x) {
        this.x = x;
    }
 
    public Object getX() {
        return x;
    }
 
    public void setX(Object x) {
        this.x = x;
    }
}



写出Demo方法如下：

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  1. public class ObjectFooDemo {   
  2.     public static void main(String args[]) {   
  3.         ObjectFoo strFoo = new ObjectFoo("Hello Generics!");   
  4.         ObjectFoo douFoo = new ObjectFoo(new Double("33"));   
  5.         ObjectFoo objFoo = new ObjectFoo(new Object());   
  6.     
  7.         System.out.println("strFoo.getX="+(String)strFoo.getX());   
  8.         System.out.println("douFoo.getX="+(Double)douFoo.getX());   
  9.         System.out.println("objFoo.getX="+(Object)objFoo.getX());   
  10.     }   
  11. }  
public class ObjectFooDemo {
    public static void main(String args[]) {
        ObjectFoo strFoo = new ObjectFoo("Hello Generics!");
        ObjectFoo douFoo = new ObjectFoo(new Double("33"));
        ObjectFoo objFoo = new ObjectFoo(new Object());
 
        System.out.println("strFoo.getX="+(String)strFoo.getX());
        System.out.println("douFoo.getX="+(Double)douFoo.getX());
        System.out.println("objFoo.getX="+(Object)objFoo.getX());
    }
}



运行结果如下：

strFoo.getX=Hello Generics!
douFoo.getX=33.0
objFoo.getX=java.lang.Object@19821f

解说：在Java 5之前，为了让类有通用性，往往将参数类型、返回类型设置为Object类型，当获取这些返回类型来使用时候，必须将其“强制”转换为原有的类型或者接口，然后才可以调用对象上的方法。
*****************************************************************

3、Java5泛型来实现
强制类型转换很麻烦，我还要事先知道各个Object具体类型是什么，才能做出正确转换。否则，要是转换的类型不对，比如将“Hello Generics!”字符串强制转换为Double,那么编译的时候不会报错，可是运行的时候就挂了。那有没有不强制转换的办法----有，改用 Java5泛型来实现。

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  1. public class GenericsFoo<T> {   
  2.     private T x;   
  3.     
  4.     public GenericsFoo(T x) {   
  5.         this.x = x;   
  6.     }   
  7.     
  8.     public T getX() {   
  9.         return x;   
  10.     }   
  11.     
  12.     public void setX(T x) {   
  13.         this.x = x;   
  14.     }   
  15. }   
  16.     
  17. public class GenericsFooDemo {   
  18.     public static void main(String args[]){   
  19.         GenericsFoo<String> strFoo=new GenericsFoo<String>("Hello Generics!");   
  20.         GenericsFoo<Double> douFoo=new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));   
  21.         GenericsFoo<Object> objFoo=new GenericsFoo<Object>(new Object());   
  22.     
  23.         System.out.println("strFoo.getX="+strFoo.getX());   
  24.         System.out.println("douFoo.getX="+douFoo.getX());   
  25.         System.out.println("objFoo.getX="+objFoo.getX());   
  26.     }   
  27. }  
public class GenericsFoo<T> {
    private T x;
 
    public GenericsFoo(T x) {
        this.x = x;
    }
 
    public T getX() {
        return x;
    }
 
    public void setX(T x) {
        this.x = x;
    }
}
 
public class GenericsFooDemo {
    public static void main(String args[]){
        GenericsFoo<String> strFoo=new GenericsFoo<String>("Hello Generics!");
        GenericsFoo<Double> douFoo=new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));
        GenericsFoo<Object> objFoo=new GenericsFoo<Object>(new Object());
 
        System.out.println("strFoo.getX="+strFoo.getX());
        System.out.println("douFoo.getX="+douFoo.getX());
        System.out.println("objFoo.getX="+objFoo.getX());
    }
}



运行结果：

strFoo.getX=Hello Generics!
douFoo.getX=33.0
objFoo.getX=java.lang.Object@19821f

和使用“Object泛型”方式实现结果的完全一样，但是这个Demo简单多了，里面没有强制类型转换信息。

下面解释一下上面泛型类的语法：
使用<T>来声明一个类型持有者名称，然后就可以把T当作一个类型代表来声明成员、参数和返回值类型。

当然T仅仅是个名字，这个名字可以自行定义。

class GenericsFoo<T> 声明了一个泛型类，这个T没有任何限制，实际上相当于Object类型，实际上相当于 class GenericsFoo<T extends Object>。

与Object泛型类相比，使用泛型所定义的类在声明和构造实例的时候，可以使用“<实际类型>”来一并指定泛型类型持有者的真实类型。类如
GenericsFoo<Double> douFoo=new GenericsFoo<Double>(new Double("33"));

当然，也可以在构造对象的时候不使用尖括号指定泛型类型的真实类型，但是你在使用该对象的时候，就需要强制转换了。比如：GenericsFoo douFoo=new GenericsFoo(new Double("33"));

实际上，当构造对象时不指定类型信息的时候，默认会使用Object类型，这也是要强制转换的原因。
**********************************************************************

二、泛型的高级应用

1、限制泛型的可用类型
在上面的例子中，由于没有限制class GenericsFoo<T>类型持有者T的范围，实际上这里的限定类型相当于Object，这和“Object泛型”实质是一样的。限制比如我们要限制T为集合接口类型。只需要这么做：
class GenericsFoo<T extends Collection>，这样类中的泛型T只能是Collection接口的实现类，传入非Collection接口编译会出错。

注意：<T extends Collection>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类型是实现Collection接口的类型，或者T是继承了XX类的类型。

下面继续对上面的例子改进，我只要实现了集合接口的类型：

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  1. public class CollectionGenFoo<T extends Collection> {   
  2.     private T x;   
  3.     
  4.     public CollectionGenFoo(T x) {   
  5.         this.x = x;   
  6.     }   
  7.     
  8.     public T getX() {   
  9.         return x;   
  10.     }   
  11.     
  12.     public void setX(T x) {   
  13.         this.x = x;   
  14.     }   
  15. }  
public class CollectionGenFoo<T extends Collection> {
    private T x;
 
    public CollectionGenFoo(T x) {
        this.x = x;
    }
 
    public T getX() {
        return x;
    }
 
    public void setX(T x) {
        this.x = x;
    }
}



实例化的时候可以这么写：

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  1. public class CollectionGenFooDemo {   
  2.     public static void main(String args[]) {   
  3.         CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;   
  4.         listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());   
  5.     
  6.         //出错了,不让这么干。   
  7. //        CollectionGenFoo<Collection> listFoo = null;   
  8. //        listFoo=new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());   
  9.     
  10.         System.out.println("实例化成功!");   
  11.     }   
  12. }  
public class CollectionGenFooDemo {
    public static void main(String args[]) {
        CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;
        listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
 
        //出错了,不让这么干。
//        CollectionGenFoo<Collection> listFoo = null;
//        listFoo=new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
 
        System.out.println("实例化成功!");
    }
}



当前看到的这个写法是可以编译通过，并运行成功。可是注释掉的两行加上就出错了，因为<T extends Collection>这么定义类型的时候，就限定了构造此类实例的时候T是确定的一个类型，这个类型实现了Collection接口，但是实现 Collection接口的类很多很多，如果针对每一种都要写出具体的子类类型，那也太麻烦了，我干脆还不如用Object通用一下。别急，泛型针对这种情况还有更好的解决方案，那就是“通配符泛型”。

2、通配符泛型

为了解决类型被限制死了不能动态根据实例来确定的缺点，引入了“通配符泛型”，针对上面的例子，使用通配泛型格式为<? extends Collection>，“？”代表未知类型，这个类型是实现Collection接口。那么上面实现的方式可以写为：

查看复制到剪切板打印
  1. public class CollectionGenFooDemo {   
  2.     public static void main(String args[]) {   
  3.         CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;   
  4.         listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());   
  5.     
  6.         //现在不会出错了   
  7.         CollectionGenFoo<? extends Collection> listFoo1 = null;   
  8.         listFoo=new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());   
  9.     
  10.         System.out.println("实例化成功!");   
  11.     }   
  12. }  
public class CollectionGenFooDemo {
    public static void main(String args[]) {
        CollectionGenFoo<ArrayList> listFoo = null;
        listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
 
        //现在不会出错了
        CollectionGenFoo<? extends Collection> listFoo1 = null;
        listFoo=new CollectionGenFoo<ArrayList>(new ArrayList());
 
        System.out.println("实例化成功!");
    }
}



注意：
1、如果只指定了<?>，而没有extends，则默认是允许Object及其下的任何Java类了。也就是任意类。
2、通配符泛型不单可以向下限制，如<? extends Collection>，还可以向上限制，如<? super Double>，表示类型只能接受Double及其上层父类类型，如Number、Object类型的实例。
3、泛型类定义可以有多个泛型参数，中间用逗号隔开，还可以定义泛型接口，泛型方法。这些都泛型类中泛型的使用规则类似。

 

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