看完后讓你成為武松，手把手教你打死Java中的紙老虎
泛型，其實(shí)算是Java當(dāng)中比較難的語(yǔ)法了，很多人一開(kāi)始都對(duì)其一知半解，也很害怕閱讀帶泛型的源碼，雖然看起來(lái)語(yǔ)法很難，但當(dāng)你理解后會(huì)覺(jué)得很簡(jiǎn)單，其實(shí)只是一個(gè)紙老虎罷了。下面，我將會(huì)用非常簡(jiǎn)單易懂的方式帶你去理解它，相信你在認(rèn)真看完后會(huì)有非常大的收獲，從此不會(huì)再畏懼它!
一. 泛型的定義
這里大家可以不必去看網(wǎng)上的有些定義，因?yàn)橄鄬?duì)于比較學(xué)術(shù)化，只需記住泛型可以在程序設(shè)計(jì)中指定某種類(lèi)型，讓程序的設(shè)計(jì)更加規(guī)范化即可
二. 為什么要用到泛型
了解到了泛型是什么后，那我們來(lái)討論討論為什么要用泛型這個(gè)語(yǔ)法，這個(gè)語(yǔ)法到底是干什么的?別急，下面，我先給大家舉一個(gè)例子：
- class Stack {
- public Object[] objects;
- public int top;
- public Stack() {
- this.objects =new Object[10];
- }
- public void push(Object obj) {
- objects[this.top++] = obj;
- }
- public Object get() {
- return objects[this.top-1];
- }
- }
大家可以看看這是在干什么呢?這是我們自己寫(xiě)了一個(gè)棧，然后將棧里的數(shù)組類(lèi)型設(shè)置成Object類(lèi)型，這樣的話這個(gè)棧里任意類(lèi)型的數(shù)據(jù)都可以存放了(Object類(lèi)是任何類(lèi)的父類(lèi)，不管插入什么類(lèi)型的數(shù)據(jù)，都可以發(fā)生向上轉(zhuǎn)型)
下面，我們來(lái)測(cè)試一下：
- public class Test {
- public static void main(String[] args) {
- Stack stack=new Stack();
- stack.push(1);
- stack.push(2);
- stack.push("123");
- String str=(String)stack.get();
- }
- }
可以看到，我們可以向自己寫(xiě)的棧里放入整形以及字符串等等任何類(lèi)型的數(shù)據(jù)，但注意一下取出數(shù)據(jù)的時(shí)候要進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換
以上這樣寫(xiě)，可以向棧里存放任何類(lèi)型的數(shù)據(jù)，比較通用，其優(yōu)點(diǎn)也可以變成缺點(diǎn)，正因?yàn)樘ㄓ昧耍勾a的規(guī)范性降低，看起來(lái)比較凌亂，這時(shí)候，我們可以考慮使用泛型，這樣可以在類(lèi)中或者Java集合中存放特定的數(shù)據(jù)(使用Java集合時(shí)，一般都要用到泛型，而自定義的類(lèi)型中可以使用泛型也可以不使用)
三. 泛型的寫(xiě)法
以自定義的類(lèi)型為例，寫(xiě)法為在類(lèi)名后面加上尖括號(hào)，里面寫(xiě)上一個(gè)字母(注意，此處寫(xiě)任何字母都可以，只起到一個(gè)標(biāo)記這個(gè)類(lèi)為泛型類(lèi)的作用)
- class Stack
而在new對(duì)象時(shí)，以棧里只能存放整形為例，前面的尖括號(hào)必須寫(xiě)基本數(shù)據(jù)類(lèi)型對(duì)應(yīng)的包裝類(lèi)，而后面的尖括號(hào)可以不用寫(xiě)，示例如下：
- Stack stack = new Stack<>();
補(bǔ)一下Java中的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型與對(duì)應(yīng)的包裝類(lèi)：
因此，我們前面寫(xiě)的自定義的棧可以寫(xiě)成以下形式(以存放整形為例)：
- class Stack<T> {
- public T[] objects;
- public int top;
- public Stack() {
- this.objects = (T[])new Object[10];
- }
- public void push(T obj) {
- objects[this.top++] = obj;
- }
- public T get() {
- return objects[this.top-1];
- }
- }
- Stack<Integer> stack = new Stack<>();
- stack.push(1);
- stack.push(2);
- int ret = stack.get();
- System.out.println(ret);
特別注意此處：public Stack() { this.objects = (T[])new Object[10]; }
這里不能寫(xiě)成this.objects=new T[10];
原因：
- 不能new泛型類(lèi)型的數(shù)組
- 也可理解為泛型是先檢查后編譯的，如果new泛型類(lèi)型的數(shù)組的話，編譯器檢查時(shí)并不知道T是什么類(lèi)型的，因此會(huì)報(bào)錯(cuò)。而編譯的時(shí)候才會(huì)進(jìn)行擦除機(jī)制，都會(huì)將其轉(zhuǎn)換為Object類(lèi)型
- 正因?yàn)橛羞@個(gè)擦除機(jī)制，這里才能進(jìn)行數(shù)組整體強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換(一般數(shù)組不能整體進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換)，因?yàn)榉盒椭皇窃诰幾g的時(shí)候起作用，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)都會(huì)被擦除成Object類(lèi)型，即實(shí)際運(yùn)行時(shí)是沒(méi)有泛型這個(gè)概念的，也即實(shí)際運(yùn)行時(shí)類(lèi)型都是一樣的，所以T本質(zhì)上是object類(lèi)型的，所以此代碼等價(jià)于不進(jìn)行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換!!!
- 而直接指定泛型的代碼(不是T) 比如：Stack和Stack都是在運(yùn)行時(shí)直接把尖括號(hào)里的類(lèi)型擦掉了，可以看到直接打印的結(jié)果(并沒(méi)有打印出類(lèi)型)：
此處注意多理解理解
四. 泛型的使用實(shí)例
1. 求最大值
以上就是泛型的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)了，但光看是不夠的，還是得通過(guò)例子讓大家有一個(gè)更為深入的理解，比如，如何寫(xiě)一個(gè)泛型類(lèi)來(lái)求數(shù)組的最大值呢?
基本的框架大概是這樣的：(沒(méi)看懂的小可愛(ài)好好看看上面講的內(nèi)容哦)
- class Algorithm<T extends Comparable<T>> {
- public T findMax(T[] array) {
- T max = array[0];
- for (int i = 1; i < array.length; i++) {
- if(max < array[i]) {
- max = array[i];
- }
- }
- return max;
- }
- }
但是此代碼if(max < array[i])會(huì)報(bào)錯(cuò)，為什么呢?因?yàn)閷?lái)給T傳的值一定是一個(gè)引用類(lèi)型，引用類(lèi)型不能直接比較大于或者小于的，是要用Comparable或Comparator接口里的方法比較的，因?yàn)榉盒驮诰幾g的時(shí)候會(huì)被擦除成Object類(lèi)型，但Object類(lèi)本身并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)Comparable或Comparator接口，所以我們要控制其不要擦除到Object類(lèi)，所以要給泛型指定一個(gè)邊界
具體寫(xiě)法如下：
- class Algorithm<T extends Comparable<T>> {
- public T findMax(T[] array) {
- T max = array[0];
- for (int i = 1; i < array.length; i++) {
- //max < array[i]
- if(max.compareTo(array[i]) < 0) {
- max = array[i];
- }
- }
- return max;
- }
- }
- class Algorithm<T extends Comparable<T>>
注意，extends叫做上界，此代碼代表的意思為T(mén)這個(gè)泛型類(lèi)會(huì)擦除到實(shí)現(xiàn)了Comparable接口的地方，換句話說(shuō)，這個(gè)T類(lèi)型一定是實(shí)現(xiàn)了Comparable接口的
同理：這個(gè)代碼public class MyArrayList { ... }代表E為Number的子類(lèi)或Number本身
下面讓我們來(lái)用一下：
- Algorithm<Integer> algorithm1 = new Algorithm<>();
- Integer[] integers = {1,2,13,4,5};
- Integer ret = algorithm1.findMax(integers);
- System.out.println(ret);
運(yùn)行結(jié)果如下：
成功了!
2. 優(yōu)化
經(jīng)過(guò)上面的努力，我們已經(jīng)寫(xiě)出了一個(gè)泛型類(lèi)來(lái)求一個(gè)數(shù)組的最大值了，但是，上面的例子是一個(gè)整形數(shù)組，那么我們能不能在數(shù)組里存放別的類(lèi)型去比較呢?答案是可以的，但是我們還得去new一個(gè)對(duì)象，例如：Algorithm algorithm2 = new Algorithm<>();這樣很麻煩。但是我們可以將求最大值的方法設(shè)置成靜態(tài)的class Algorithm2 ,因?yàn)槭庆o態(tài)的方法，不需要new對(duì)象，所以就沒(méi)有在new對(duì)象時(shí)指定泛型的過(guò)程了，所以沒(méi)必要給方法后加尖括號(hào)，但是去掉之后，代碼又會(huì)被錯(cuò)：
我們可以這樣修改：
- class Algorithm2 {
- public static<T extends Comparable<T>> T findMax(T[] array) {
- T max = array[0];
- for (int i = 1; i < array.length; i++) {
- if(max.compareTo(array[i]) < 0) {
- max = array[i];
- }
- }
- return max;
- }
- }
此方法public static> T findMax(T[] array){}叫做泛型方法
下面繼續(xù)帶大家來(lái)用一下：
- public static void main(String[] args) {
- Integer[] integers = {1,2,13,4,5};
- //會(huì)根據(jù)形參的類(lèi)型推導(dǎo)出整個(gè)泛型的類(lèi)型參數(shù)
- Integer ret = Algorithm2.findMax(integers);
- System.out.println(ret);
- Integer ret2 = Algorithm2.<Integer>findMax(integers);
- System.out.println(ret2);
- }
注意，ret1寫(xiě)法和ret2寫(xiě)法是一樣的，都可以
打印結(jié)果如下：
五. 通配符
1. 基本寫(xiě)法
通配符也是泛型的一種，下面我們來(lái)寫(xiě)一個(gè)泛型方法來(lái)打印集合中的元素。
- class Test {
- public static<T> void print(ArrayList<T> list) {
- for (T t : list) {
- System.out.println(t);
- }
- }
這個(gè)寫(xiě)法很簡(jiǎn)單，上文都講過(guò)了，那么讓我們來(lái)試著用一下吧：
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
- list.add(1);
- list.add(2);
- list.add(3);
- Test.print(list);
- }
打印的結(jié)果如下：
除了以上這種寫(xiě)法，我們還可以將其改成通配符的寫(xiě)法，先給大家上代碼：
- //？代表通配符 擦除機(jī)制 Object
- public static void print2(ArrayList<?> list) {
- for (Object t : list) {
- System.out.println(t);
- }
- }
- }
此處for (Object t : list)必須這樣寫(xiě)，因?yàn)橥ㄅ浞彩怯胁脸龣C(jī)制的，會(huì)在編譯器編程O(píng)bject類(lèi)型。
2. 上界
- 語(yǔ)法：
- 示例：
- public static void printAll(MyArrayList list) {
- ...
- }
- xxxxxxxxxxbr public static void printAll(MyArrayList list) {br...br }
代表可以傳入類(lèi)型實(shí)參是 Number 子類(lèi)的任意類(lèi)型的 MyArrayList所以以下調(diào)用都是正確的：
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());
以下調(diào)用都是錯(cuò)誤的：
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList ());
- xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());
3. 下界
下界和上界的用法很類(lèi)似
- 語(yǔ)法：
- 示例：
- public static void printAll(MyArrayList list) {
- ...
- }
- xxxxxxxxxxbr public static void printAll(MyArrayList list) {br...br}
代表可以傳入類(lèi)型實(shí)參是 Integer 父類(lèi)的任意類(lèi)型的 MyArrayList所以以下調(diào)用是正確的：
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());
以下調(diào)用是錯(cuò)誤的：
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());
六. 泛型的限制
學(xué)習(xí)完后，我們應(yīng)該注意泛型使用過(guò)程中以下一些限制：
-
泛型類(lèi)型參數(shù)不支持基本數(shù)據(jù)類(lèi)型
-
無(wú)法實(shí)例化泛型類(lèi)型的對(duì)象
-
無(wú)法使用泛型類(lèi)型聲明靜態(tài)的屬性
-
無(wú)法使用 instanceof 判斷帶類(lèi)型參數(shù)的泛型類(lèi)型(因?yàn)楸徊脸龣C(jī)制擦除了)
-
無(wú)法創(chuàng)建泛型類(lèi)數(shù)組
-
無(wú)法 create、catch、throw 一個(gè)泛型類(lèi)異常(異常不支持泛型)
-
泛型類(lèi)型不是形參一部分，無(wú)法重載
好啦，本次泛型知識(shí)點(diǎn)的分享就先告一段落了，整理不易，但如果能幫到大家很開(kāi)心了。也希望大家多理解理解，不論是剛開(kāi)始學(xué)習(xí)還是復(fù)習(xí)，都值得仔細(xì)揣摩哦!一起加油吧!
