对泛型的认识

妖狐艹你老母 2024-04-03 09:11 96阅读 0赞

**1.什么是泛型**

一般的类和方法，只能使用 **具体的类型** **:** **要么是基本类型，要么是自定义的类。** 如果要 **编写可以应用于多种类型的**

**代码，这种刻板的限制对代码的束缚就会很大** 。 \----- 来源《 Java 编程思想》对泛型的介绍。

泛型是在 JDK1.5 引入的新的语法，通俗讲，泛型： **就是** **适用于许多许多类型** **。从代码上讲，就是对类型实现了参数**

**化。**

**2.引出泛型**

实现一个 **类** ，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个

下标的值？

思路：

1. 我们以前学过的数组，只能存放指定类型的元素，例如： int\[\] array = new int\[10\]; String\[\] strs = new

String\[10\];

**2.** **所有类的父类，默认为** **Object** **类。数组是否可以创建为** **Object?**

问题：以上代码实现后 发现

1. 任何类型数据都可以存放

2. 1 号下标本身就是字符串，但是确 **编译报错。必须进行强制类型转换**

虽然在这种情况下，当前数组任何数据都可以存放，但是，更多情况下，我们还是希望他只能够持有一种数据类

型。而不是同时持有这么多类型。 **所以，泛型的主要目的：就是指定当前的容器，要持有什么类型的对象。让编译**

**器去做检查。** **此时，就需要把类型，作为参数传递。需要什么类型，就传入什么类型（即指定特定类型的参数）**

**2.1** **语法**

class 泛型类名称 < 类型形参列表 > \{

// 这里可以使用类型参数

class ClassName < T1 , T2 , ..., Tn > \{

class 泛型类名称 < 类型形参列表 > extends 继承类 /\* 这里可以使用类型参数 \*/ \{

// 这里可以使用类型参数

class ClassName < T1 , T2 , ..., Tn > extends ParentClass < T1 > \{

// 可以只使用部分类型参数

代码实例

class MyArray < T > \{

public T \[\] array = ( T \[\]) new Object \[ 10 \]; //1

public T getPos ( int pos ) \{

return this . array \[ pos \];

public void setVal ( int pos , T val ) \{

this . array \[ pos \] = val ;

public class TestDemo \{

public static void main ( String \[\] args ) \{

MyArray < Integer > myArray = new MyArray <> (); //2

myArray . setVal ( 0 , 10 );

myArray . setVal ( 1 , 12 );

int ret = myArray . getPos ( 1 ); //3

System . out . println ( ret );

myArray . setVal ( 2 , "bit" ); //4

代码解释：

1. 类名后的 <T> 代表占位符，表示当前类是一个泛型类

**了解：** 【规范】类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：

E 表示 Element

K 表示 Key

V 表示 Value

N 表示 Number

T 表示 Type

S, U, V 等等 \- 第二、第三、第四个类型

**2.** **注释** **1** **处，不能** **new** **泛型类型的数组**

意味着：

**课件当中的代码：** **T\[\] array = (T\[\])new Object\[10\];** **是否就足够好，答案是未必的。这块问题一会儿介**

**绍。（与泛型的擦除机制有关）**

**3.** **注释** **2** **处，类型后加入** **<Integer>** **指定当前类型**

**4.** **注释** **3** **处，不需要进行强制类型转换**

5. 注释 4 处，代码编译报错，此时因为在注释 2 处指定类当前的类型，此时在注释 4 处， **编译器会在存放元素的时**

**候帮助我们进行类型检查。（即泛型存在的意义）**

**3.泛型类的使用**

**3.1** **语法**

**泛型类** **<** **类型实参** **>** **变量名** **;** **//** **定义一个泛型类引用**

**new** **泛型类** **<** **类型实参** **>** **(** **构造方法实参** **);** **//** **实例化一个泛型类对象**

**3.2** **示例**

MyArray < Integer > list = new MyArray < Integer > ();

**注意：泛型只能接受类，** **所有的基本数据类型必须使用包装类** **！**

**3.3** **类型推导** **(Type Inference)**

MyArray < Integer > list = new MyArray <> (); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 String

当编译器可以根据上下文推导出类型实参时，**可以省略类型实参的填写**

**4.** **裸类型** **(Raw Type)** **（了解）**

**4.1** **说明**

裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参，例如 MyArrayList 就是一个裸类型

T \[\] ts = new T \[ 5 \]; // 是不对的

泛型类 < 类型实参 > 变量名 ; // 定义一个泛型类引用

new 泛型类 < 类型实参 > ( 构造方法实参 ); // 实例化一个泛型类对象

MyArray < Integer > list = new MyArray < Integer > ();

MyArray < Integer > list = new MyArray <> (); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 String

**4.裸类型**

**4.1** **说明**

裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参，例如 MyArrayList 就是一个裸类型

MyArray list = new MyArray (); **（定义时缺少了泛型）**

**注意：** 我们不要自己去使用裸类型，**裸类型是为了兼容老版本的** **API** **保留的机制**

下面的类型擦除部分，我们也会讲到编译器是如何使用裸类型的。

**小结：**

1. **泛型是将数据类型参数化，进行传递**

2. 使用 **<T>** **表示当前类是一个泛型类。**

3. 泛型目前为止的优点： **数据类型参数化，编译时自动进行类型检查和转换**

**本质** ：其 **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（type parameter）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。

**5.泛型如何编译的**

**5.1** **擦除机制**

那么，泛型到底是怎么编译的？这个问题，也是曾经的一个面试问题。泛型本质是一个非常难的语法，要理解好他

还是需要一定的时间打磨。

通过命令： javap -c 查看字节码文件，所有的 T 都是 Object 。

在编译的过程当中，将所有的 **T** **替换为** **Object** **这种机制** ，我们称为： **擦除机制** 。

**Java** **的泛型机制是在编译级别实现的。编译器生成的字节码在** **运行期间并不包含泛型的类型信息**

有关泛型擦除机制的文章截介绍： [Java泛型擦除机制之答疑解惑 - 知乎][Java_ -]

提出问题：

1 、**那为什么，** **T\[\] ts = new T\[5\];** **是不对的，编译的时候，替换为** **Object** **，不是相当于：** **Object\[\] ts = new**

**Object\[5\]** **吗？-->是这样，但是** **编译器语法不允许将参数类型T直接进行实例化（如下图）**

![f4bdb18254db479487c95f43ad55091d.png][]

**2** **、类型擦除，一定是把** **T** **变成** **Object** **吗？（是的）**

**5.2** **为什么不能实例化泛型类型数组**

class MyArray < T > \{

public T \[\] array = ( T \[\]) new Object \[ 10 \];// **留意这行代码所体现的问题**

public T getPos ( int pos ) \{

return this . array \[ pos \];

public void setVal ( int pos , T val ) \{

this . array \[ pos \] = val ;

public T \[\] getArray () \{

return array ;

public static void main ( String \[\] args ) \{

MyArray < Integer > myArray1 = new MyArray <> ();

Integer \[\] strings = myArray1 . getArray () **;//我们在编译时默认将T转化为Object，所以getArray方法返回的数组为Object类型，用integer进行接收，明显是不安全的**

/\*

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: \[Ljava.lang.Object; cannot be cast to \[Ljava.lang.Integer;

at TestDemo.main(TestDemo.java:31)

\* 原因： **替换后的方法为：将** **Object\[\]** **分配给** **Integer\[\]** **引用，程序报错。**

public Object \[\] getArray () \{

return array ;

\} **数组和泛型之间的一个重要区别是它们如何强制执行类型检查。** 具体来说，数组在运行时存储和检查类型信息。然

而，泛型在编译时检查类型错误。

通俗讲就是： **返回的** **Object** **数组里面，可能存放的是任何的数据类型，可能是** **String** **，可能是** **Person** **，运行的时**

**候，直接转给** **Intefer** **类型的数组，编译器认为是不安全的。**

正确的方式： **【了解即可】**

class MyArray < T > \{

public T \[\] array ;

public MyArray () \{

/\*\*

\* 通过反射创建，指定类型的数组

\* @param clazz

\* @param capacity

\*/

public MyArray ( Class < T > clazz , int capacity ) \{

array = ( T \[\]) Array . newInstance ( clazz , capacity );

public T getPos ( int pos ) \{

return this . array \[ pos \];

public void setVal ( int pos , T val ) \{

this . array \[ pos \] = val ;

public T \[\] getArray () \{

return array ;

public static void main ( String \[\] args ) \{

MyArray < Integer > myArray1 = new MyArray <> ( Integer . class , 10 );

Integer \[\] integers = myArray1 . getArray ();

**6.泛型的上界**

在定义泛型类时，有时需要对传入的类型变量做一定的约束，可以通过类型边界来约束

**6.1** **语法**

**6.2** **示例**

只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参

public MyArray () \{

/\*\*

\* 通过反射创建，指定类型的数组

\* @param clazz

\* @param capacity

\*/

public MyArray ( Class < T > clazz , int capacity ) \{

array = ( T \[\]) Array . newInstance ( clazz , capacity );

public T getPos ( int pos ) \{

return this . array \[ pos \];

public void setVal ( int pos , T val ) \{

this . array \[ pos \] = val ;

public T \[\] getArray () \{

return array ;

public static void main ( String \[\] args ) \{

MyArray < Integer > myArray1 = new MyArray <> ( Integer . class , 10 );

Integer \[\] integers = myArray1 . getArray ();

class 泛型类名称 < 类型形参 extends 类型边界 > \{

...

public class MyArray < E extends Number > \{

...

MyArray < Integer > l1 ; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型

MyArray < String > l2 ; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型

error: type argument String is not within bounds of type-variable E

MyArrayList<String> l2;

where E is a type-variable:

E extends Number declared in class MyArrayList

**了解：** **没有指定类型边界** **E** **，可以视为** **E extends Object**

**6.3** **复杂示例**

public class MyArray < E extends Comparable < E >> \{

...

**E** **必须是实现了** **Comparable** **接口的**

**7.泛型方法**

**7.3** **使用示例** **-** **可以类型推导**

Integer \[\] a = \{ ... \};

swap ( a , 0 , 9 );

String \[\] b = \{ ... \};

swap ( b , 0 , 9 );

**7.4** **使用示例** **-** **不使用类型推导**

Integer \[\] a = \{ ... \};

Util . < Integer > swap ( a , 0 , 9 );

String \[\] b = \{ ... \};

Util . < String > swap ( b , 0 , 9 );

**8.通配符**

? 用于在泛型的使用，即为通配符

**8.1** **通配符解决什么问题**

**通配符是用来解决泛型无法协变的问题的** ， **协变指的就是如果** **Student** **是** **Person** **的子类，那么** **List<Student>** **也应** **该是** **List<Person>** **的子类。但是泛型是不支持这样的父子类关系的。**

泛型 T 是确定的类型，一旦你传了我就定下来了，而通配符则更为灵活或者说是不确定，更多的是用于扩充

参数的范围

示例：

package www . bit . java . test ;

class Message < T > \{

private T message ;

public T getMessage () \{

return message ;

public void setMessage ( T message ) \{

this . message = message ;

public class TestDemo \{

public static void main ( String \[\] args ) \{

Message < String > message = new Message () ;

message . setMessage ( " 比特就业课欢迎您 " );

fun ( message );

public static void fun ( Message < String > temp )\{

System . out . println ( temp . getMessage ());

以上程序会带来新的问题，如果现在泛型的类型设置的不是 String ，而是 Integer

public class TestDemo \{

public static void main ( String \[\] args ) \{

Message < Integer > message = new Message () ;

message . setMessage ( 99 );

fun ( message ); // 出现错误，只能接收 String

public static void fun ( Message < String > temp )\{

System . out . println ( temp . getMessage ());

我们需要的解决方案： **可以接收所有的泛型类型，但是又不能够让用户随意修改。这种情况就需要使用通配符** **"?"** **来**

**处理**

**范例：使用通配符**

public class TestDemo \{

public static void main ( String \[\] args ) \{

Message < Integer > message = new Message () ;

message . setMessage ( 55 );

fun ( message );

// 此时使用通配符 "?" 描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改

public static void fun ( Message <?> temp )\{

//temp.setMessage(100); 无法修改！

System . out . println ( temp . getMessage ());

在 "?" 的基础上又产生了两个子通配符：

**? extends** **类：设置泛型上限**

**? super** **类：设置泛型下限**

**8.2** **通配符上界**

**语法：**

<? extends 上界 >

<? extends Number > // 可以传入的实参类型是 Number 或者 Number 的子类

![4a8e230a5dbb412eb61ec969794f1c79.png][]

**9.包装类**

在 Java 中，由于 **基本类型不是继承自** **Object** **，为了在泛型代码中可以支持基本类型，** **Java** **给每个基本类型都对应了**

**一个包装类型。**

**9.1** **基本数据类型和对应的包装类**

![d7533ebe386b4f3d8826b8f262175e62.png][]

[Java_ -]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/51452375
[f4bdb18254db479487c95f43ad55091d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/aa0dc1995c9a4e9b9de348d7aaa1a73b.png
[4a8e230a5dbb412eb61ec969794f1c79.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/d2140797c3094f4697e83f148ba88515.png
[d7533ebe386b4f3d8826b8f262175e62.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/03/d247f7d3bf8040a2b6c3ee69ce0dcb5c.png