一、概述
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。
二、泛型的规则限制
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>。习惯上称为“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");
1、具体例子
下面给出两个简单的例子,实现同样的功能,一个使用了泛型,一个没有使用泛型。
例子一:使用了泛型
package com.wsheng.aggregator.generic; /** * @author Josh Wang(Sheng) * * @email josh_wang23@hotmail.com * */ public class Gen<T> { // 定义泛型成员变量 private T t; public Gen(T t) { this.t = t; } public T getT() { return t; } public void setT(T t) { this.t = t; } public void showType() { System.out.println("T的实际类型是: " + t.getClass().getName()); } public static void main(String[] args) { // 定义一个泛型类Gen的一个Integer的版本 Gen<Integer> intObj = new Gen<Integer>(0); intObj.showType(); int i = intObj.getT(); System.out.println(" value = " + i); System.out.println(" ====================== "); //定义泛型类Gen的一个String的版本 Gen<String>strObj = new Gen<String>("Hello Gen!"); strObj.showType(); String s = strObj.getT(); System.out.println(" value = " + s); } }
例子二:没有使用泛型
package com.wsheng.aggregator.generic; /** * @author Josh Wang(Sheng) * * @email josh_wang23@hotmail.com * */ public class Gen2 { // 定义一个通用类型成员 private Object obj; public Gen2(Object obj) { this.obj = obj; } public Object getObj() { return obj; } public void setObj(Object obj) { this.obj = obj; } public void showType() { System.out.println("T的实际类型是: " + obj.getClass().getName()); } public static void main(String[] args) { // 定义类Gen2的一个Integer版本 Gen2 intObj = new Gen2(2); intObj.showType(); int i = (Integer) intObj.getObj(); 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.showType(); String s = (String) strOb.getObj(); System.out.println(" value= " + s); } }运行结果:两个例子的运行结果都是一模一样的
T的实际类型是: java.lang.Integer
value = 2
======================
T的实际类型是: java.lang.String
value= Hello Gen!
2、深入泛型
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。
package com.wsheng.aggregator.generic; /** * @author Josh Wang(Sheng) * * @email josh_wang23@hotmail.com * */ 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; } }
package com.wsheng.aggregator.generic; /** * @author Josh Wang(Sheng) * * @email josh_wang23@hotmail.com * */ public class DoubleFoo { private Double foo; public Double getFoo() { return foo; } public void setFoo(Double foo) { this.foo = foo; } }
重构
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,实际上可以称为“Object泛型”。
package com.wsheng.aggregator.generic; /** * @author Josh Wang(Sheng) * * @email josh_wang23@hotmail.com * */ 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; } public static void main(String[] args) { ObjectFoo strFoo = new ObjectFoo(new StringFoo("Hello Generics!")); ObjectFoo doubleFoo = new ObjectFoo(new DoubleFoo(0d)); ObjectFoo objectFoo = new ObjectFoo(new Object()); System.out.println("strFoo.getX=" + (StringFoo) strFoo.getX()); System.out.println("douFoo.getX=" + (DoubleFoo) doubleFoo.getX()); System.out.println("objFoo.getX=" + objectFoo.getX()); } }运行结果如下:
strFoo.getX=com.wsheng.aggregator.generic.StringFoo@5c3f1224 douFoo.getX=com.wsheng.aggregator.generic.DoubleFoo@30c028cc objFoo.getX=java.lang.Object@17b68215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。
泛型类型实现
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。
package com.wsheng.aggregator.generic; /** * @author Josh Wang(Sheng) * * @email josh_wang23@hotmail.com * */ 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; } public static void main(String[] args) { ObjectFoo strFoo = new ObjectFoo(new StringFoo("Hello Generics!")); ObjectFoo doubleFoo = new ObjectFoo(new DoubleFoo(0d)); ObjectFoo objectFoo = new ObjectFoo(new Object()); System.out.println("strFoo.getX=" + (StringFoo) strFoo.getX()); System.out.println("douFoo.getX=" + (DoubleFoo) doubleFoo.getX()); System.out.println("objFoo.getX=" + objectFoo.getX()); } }运行结果:
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,因为不需要强制类型转换。
泛型类语法:
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。例如:
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。
3、高级应用
限制泛型
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。
package com.wsheng.aggregator.generic; import java.util.Collection; /** * @author Josh Wang(Sheng) * * @email josh_wang23@hotmail.com * */ 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; } }具体的实例化:
public static void main(String[] args) { /*CollectionGenFoo<ArrayList<String>> listFoo = null; listFoo = new CollectionGenFoo<ArrayList<String>>(new ArrayList<String>());*/ CollectionGenFoo<Collection<String>> listFoo = new CollectionGenFoo<Collection<String>>(new ArrayList<String>()); System.out.println("实例化成功!" + listFoo); }
如上代码还有点美中不足就是: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,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”。
多接口限制
虽然Java泛型简单的用 extends 统一的表示了原有的 extends 和 implements 的概念,但仍要遵循应用的体系,Java 只能继承一个类,但可以实现多个接口,所以你的某个类型需要用 extends 限定,且有多种类型的时候,只能存在一个是类,并且类写在第一位,接口列在后面,也就是:
(泛型方法的类型限定) <T extends SomeClass & interface1 & interface2 & interface3>
(泛型类中类型参数的限制)
public class Demo<T extends Comparable & Serializable> { // T类型就可以用Comparable声明的方法和Seriablizable所拥有的特性了 }
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。
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。这些都与泛型类中泛型的使用规则类似。
4、泛型方法
是否拥有泛型方法,与其所在的类是否泛型没有关系。要定义泛型方法,只需将泛型参数列表置于返回值前。如:
package com.wsheng.aggregator.generic; /** * @author Josh Wang(Sheng) * * @email josh_wang23@hotmail.com * */ public class GenericMethod { public <T> void print(T x) { System.out.println(x.getClass().getName()); } public static void main(String[] args) { GenericMethod method = new GenericMethod(); method.print(" "); method.print(10); method.print('a'); method.print(method); } }运行结果:
java.lang.String
java.lang.Integer
java.lang.Character
com.wsheng.aggregator.generic.GenericMethod
使用泛型方法时,不必指明参数类型,编译器会自己找出具体的类型。泛型方法除了定义不同,调用就像普通方法一样。
需要注意的是,一个static方法,无法访问泛型类的类型参数,所以,若要static方法需要使用泛型能力,必须使其成为泛型方法。
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