【Java基础】JavaCore核心-泛型技术

1.什么是泛型

• 是在定义类、接口和方法时，可以在声明时通过一定的格式指定其参数类型
• 使用时再指定具体的类型，从而使得类、接口和方法可以被多种类型的数据所实例化或调用
• 这种可以在编译时进行参数类型检查的技术被称为泛型，是 JDK 5 中引入的一个新特性
• 本质是参数化类型，给类型指定一个参数，在使用时再指定此参数具体的值，那这个类型就可以在使用时决定
• 优点
  • 把运行时的错误，提前到编译时，这样就可以在编译时把错误提示出来，避免了运行时出现错误
  • 使用泛型可以提高代码的复用性，因为它可以支持多种类型的数据。

2.为什么要用泛型

• 在没有泛型之前，从集合中读取到的每一个对象都必须进行类型转换
• 如果插入了错误的类型对象，在运行时的转换处理就会出错
• 集合容器里面如果没指定类型，默认都是Object类型，那什么到可以插入
• 减少了源代码中的强制类型转换，代码更加可读
• 案例

3.泛型的分类

• 可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法

• 泛型字母通常类型参数都使用大写的单个字母

  • T：任意类型 type
  • E：集合中元素的类型 element
  • K：key-value形式 key
  • V： key-value形式 value

4.泛型类和泛型接口案例实战

（1）什么是泛型类

• 泛型类型必须是引用类型，即类类型（不能使用基本数据类型）

• 在类名后添加一对尖括号，并在尖括号中填写类型参数

• 如果参数可以有多个，多个参数使用逗号分隔

（2）泛型类的定义

public class 类名 <泛型类型,...> {
   private 泛型类型 变量名

   public 泛型类型 方法名(){ }
   
   public 返回值 方法名(泛型类型 t){ }
   
   ....
}

• JDK1.7后，结尾的具体类型不用写

类名<具体数据类型> 对象名 = new 类名< >();

• 注意

  • 泛型类创建的使用没有指定类型，则默认是object类型

  • 泛型类型从逻辑上看是多个类型，实际都是相同类型

  • Java 可以创建对应的泛型对象和泛型数组引用，但不能直接创建泛型对象和泛型数组

  • Java 有类型擦除，任何泛型类型在擦除之后就变成了 Object 类型

  • 因此创建泛型对象就相当于创建了一个 Object 类型的对象

  • 所以直接创建泛型对象和泛型数组也的行为被编译器禁止

（3）案例实战（T是外部使用的时候来指定的类型）

package com.lixiang;

public class GenericTest<T> {

    private Object[] arr;

    private int num;

    public GenericTest(int size){
        arr = new Object[size];
        num = 0;
    }

    public T get(int index){
        if(index>=arr.length){
            return null;
        }
        return (T) arr[index];
    }

    public void put(T data){
        if(num>arr.length){
            return;
        }
        arr[num++] = data;
    }

    public static void main(String[] args) {
        GenericTest<String> genericTest = new GenericTest<>(5);
        genericTest.put("lixiang");
        genericTest.put("lixiang");
        System.out.println(genericTest.get(0));
    }
}

• 如果泛型类的子类也是泛型类，那父类和子类的类型要一致;

• 如果子类泛型有多个，那需要包括父类的泛型类型

（4）泛型接口

• 规则和泛型类一样

  • 如果实现类是泛型类，那接口和实现类的泛型类型要一致；如果实现类泛型有多个，那需要包括接口的泛型类型

  • 如果实现类不是泛型类，那接口要明确泛型类的类型

• 格式

interface 接口名称 <泛型类型1,...> {
   泛型类型 方法名();
   ....
}

5.泛型方法案例实战

（1）什么是泛型方法

• 调用方法的时候指定泛型的具体类型

• 格式

修饰符 <T,E,...> 返回值类型 方法名( 参数列表 ){ 
 
方法体
....
}

• 修复符和返回值中间的有<T,E …> 才是泛型方法 泛型类里面的普通返回值类型不是

（2）声明泛型方法

• 泛型类的类型和泛型方法的类型是互相独立的，同名也不影响

• 声明了【泛型方法】在参数列表和方法体里面才可以用对应的泛型

    public static  <E> E getRandomElement(List<E> list){
        Random random = new Random();
        return list.get(random.nextInt(list.size()));
    }

		//测试
		public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张三");
        list.add("李祥");
        list.add("王武");
        String randomElement = getRandomElement(list);
        System.out.println(randomElement);
    }

• 注意
  • 使用了类泛型的成员方法，不能定义为静态方法；使用了泛型方法的才可以定义为静态方法

（3）可变参数的泛型方法

		public static <T> void print(T...arr){
        for(T t:arr){
            System.out.println(t);
        }
    }

		//测试
		public static void main(String[] args) {
        print("李祥","张三","李四");
    }

6.泛型通配符案例实战

（1）什么是泛型通配符

• Java泛型的通配符是用于解决泛型之间引用传递问题的特殊语法

//表示类型参数可以是任何类型
public class CustomCollection<?>{}
 
//表示类型参数必须是A或者是A的子类
public class CustomCollection<T extends A>{}
 
//表示类型参数必须是A或者是A的超类型
public class CustomCollection<T supers A>{}

• 分类

  • 通用类型通配符 < ? >，如List < ? >

    • 主要作用就是让泛型能够接受未知类型的数据
    • 可以把 ？看成所有泛型类型的父类，是一种真实的类型，类型通配符是实参，不是形参

  • 固定上边界的通配符 采用<? extends E>的形式

    • 使用固定上边界的通配符的泛型, 只能够接受指定类及其子类类型的数据。
    • 采用<? extends E>的形式, 这里的E就是该泛型的上边界
    • 注意: 这里虽然用的是extends关键字, 却不仅限于继承了父类E的子类, 也可以代指显现了接口E的类

  • 固定下边界的通配符，采用<? super E>的形式

    • 使用固定下边界的通配符的泛型, 只能够接受指定类及其父类类型的数据。
    • 采用<? super E>的形式, 这里的E就是该泛型的下边界.
    • 可以为一个泛型指定上边界或下边界, 但是不能同时指定上下边界

（2）泛型通配符案例实战

    //使用泛型通配符，复用性更强
    public static void print(NumberCollection<?> collection){
        Object collectionValue = collection.getValue();
        System.out.println(collectionValue);
    }

public class NumberCollection<T> {

    private T value;

    public NumberCollection(T value){
        this.value = value;
    }

    public T getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(T value) {
        this.value = value;
    }

    //使用泛型通配符，复用性更强
    public static void print(NumberCollection<?> collection){
        Object collectionValue = collection.getValue();
        System.out.println(collectionValue);
    }

    public static void main(String[] args) {

        NumberCollection<Integer> integerNumberCollection = new NumberCollection<>(1);
        NumberCollection<Long> longNumberCollection = new NumberCollection<>(23L);

        //通用性更强
        print(integerNumberCollection);
        print(longNumberCollection);

    }

}

（3）泛型上边界通配符

    //使用泛型通配符, 固定上边界的通配符，不能任意元素,只能是Number的子类
    public static void printUp(NumberCollection<? extends Number> collection){
        Number collectionValue = collection.getValue();
        System.out.println(collectionValue);
    }


     //字符串类型，测试报错
     NumberCollection<String> stringNumberCollection = new NumberCollection<>("springboot");
     printUp(stringNumberCollection);

（4）泛型下边界通配符

    //只是是integer或者integer的父类
    public static void printDown(NumberCollection<? super Integer> collection){
        Object object = collection.getValue();
        System.out.println(object);
    }
    
    
    //测试
     NumberCollection<Long> longNumberCollection = new NumberCollection<>(23L);
    //报错，类型不支持，需要ineter或其父类
    // printDown(longNumberCollection);
    NumberCollection<Integer> integerNumberCollection = new NumberCollection<>(1);
    printDown(integerNumberCollection);
    NumberCollection<Number> numberCollection = new NumberCollection<>(55L);
    printDown(numberCollection);

7.泛型类型擦除

（1）什么是泛型类型擦除

• 泛型是jdk1.5后出现的，但泛型代码和常规版本代码可以兼容，主要原因是泛型信息是在代码编译阶段
• 代码编译完成后进入JVM运行前，相关的泛型类型信息会被删除，这个即泛型类型擦除
• 作用范围：类泛型，接口泛型，方法泛型

（2）无类型限制泛型擦除测试

//没指定类型则擦除后是Object最顶级父类
public class Generic <T,K> {
    private T age;
    private K name;

    public static void main(String[] args) {
        Generic generic = new Generic<Integer,String>();

        //反射获取字节码文件class对象
        Class<? extends Generic> aClass = generic.getClass();

        //获取所有成员变量
        Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
        for(Field field : declaredFields){
            //获取每个属性名称和类型
            System.out.println(field.getName() +"，类型="+field.getType().getSimpleName());
        }
    }
}

（3）有类型限制泛型参数测试

//T 需要是 Number的子类，所以擦除后就是Number类型，没指定类型则擦除后是Object最顶级父类
public class Generic <T extends Number,K> {
    private T age;
    private K name;

    public static void main(String[] args) {
        Generic generic = new Generic<Integer,String>();

        //反射获取字节码文件class对象
        Class<? extends Generic> aClass = generic.getClass();

        //获取所有成员变量
        Field[] declaredFields = aClass.getDeclaredFields();
        for(Field field : declaredFields){
            //获取每个属性名称和类型
            System.out.println(field.getName() +"，类型="+field.getType().getSimpleName());
        }
    }
}

8.泛型数组的创建

• 在 Java 中是不能直接创建泛型对象和泛型数组的

• 主要原因是 Java 有类型擦除，任何泛型类型在擦除之后就变成了 Object 类型或者对应的上限类型

• 那定义的类中如果需要用到泛型数组，如何解决这个问题？

• 需求：创建一个类里面支持泛型数组和返回全部数组的方法

public class GenericsArray<T> {
    private  T[] array;

    public GenericsArray(Class<T> clz ,int capacity) {
        array = (T[]) Array.newInstance(clz,capacity);

    }

    public T[] getAll() {
        return array;
    }

    public void put(int index, T item) {
        array[index] = item;
    }

    public T get(int index) {
        return (T)array[index];
    }


    public static void main(String[] args) {
        GenericsArray<String> genericsArray = new GenericsArray(String.class,3);
        genericsArray.put(0,"springcloud");
        genericsArray.put(1,"springboot");
        String value = genericsArray.get(0);
        System.out.println(value);

        //下面代代码运行不报错，虽然有泛型的擦除，但在构造器中传递了类型标记Class，从擦除中恢复，使得可以创建实际类型的数组
        String[] all = genericsArray.getAll();
        System.out.println(all);

    }
}