1、何為泛型
首先泛型的本質便是類型參數化,通俗的說就是用一個變量來表示類型,這個類型可以是String,Integer等等不確定,表明可接受的類型,原理類似如下代碼
int pattern; //聲明一個變量未賦值,pattern可以看作是泛型 pattern = 4; pattern = 5;//4和5就可以看作是String和Integer
泛型的具體形式見泛型類、泛型方法
*泛型類形式如下
class Test<T> { private T t; Test(T t) { this.t = t; } public T getT() { return t; } public void setT(T t) { this.t = t; } }
*泛型方法舉例代碼如下
public <T> void show() { operation about T... }
泛型參數類型聲明必須在返回類型之前
2、為何要引入泛型,即泛型與Object的優勢
由於泛型可以接受多個參數,而Object經過強制類型轉換可以轉換為任何類型,既然二者都具有相同的作用,為何還要引進泛型呢?
解答:泛型可以把使用Object的錯誤提前到編譯后,而不是運行后,提升安全性。以下用帶泛型的ArrayList和不帶泛型的Arraylist舉例說明
代碼1:
ArrayList al = new ArrayList();
al.add("hello"); al.add(4);//自動裝箱 String s1 = (String)al.get(0); String s2 = (String)al.get(1);//在編譯時沒問題,但在運行時出現問題
首先聲明無泛型的ArrayList時,其默認的原始類型是Object數組,既然為Object類型,就可以接受任意數據的賦值,因此編譯時沒有問題,但是在運行時,Integer強轉成String,肯定會出現ClassCastException.因此泛型的引入增強了安全性,把類轉換異常提前到了編譯時期。
3、類型擦除和原始類型
*類型擦除的由來
在JAVA的虛擬機中並不存在泛型,泛型只是為了完善java體系,增加程序員編程的便捷性以及安全性而創建的一種機制,在JAVA虛擬機中對應泛型的都是確定的類型,在編寫泛型代碼后,java虛擬中會把這些泛型參數類型都擦除,用相應的確定類型來代替,代替的這一動作叫做類型擦除,而用於替代的類型稱為原始類型,在類型擦除過程中,一般使用第一個限定的類型來替換,若無限定則使用Object.
*對泛型類的翻譯
泛型類(不帶泛型限定)代碼:
class Test<T> { private T t; public void show(T t) { } }
虛擬機進行翻譯后的原始類型:
class Test { private Object t; public void show(Object t) { } }
泛型類(帶泛型限定)代碼:
class Test<? extends Comparable> { private T t; public void show(T t) { } }
虛擬機進行翻譯后的原始類型:
class Test { private Comparable t; public void show(Comparable t) { } }
*泛型方法的翻譯
class Test<T> { private T t; public void show(T t) { } } class TestDemo extends Test<String> { private String t; public void show(String t) { } }
由於TestDemo繼承Test<String>,但是Test在類型擦除后還有一個public void Show(Object t),這和那個show(String t)出現重載,但是本意卻是沒有show(Object t)的,
因此在虛擬機翻譯泛型方法中,引入了橋方法,及在類型擦除后的show(Object t)中調用另一個方法,代碼如下:
public void show(Object t) { show((String) t); }
4、泛型限定
*泛型限定是通過?(通配符)來實現的,表示可以接受任意類型,那一定有人有疑問,那?和T(二者單獨使用時)有啥區別了,其實區別也不是很大,僅僅在對參數類型的使用上。
例如:
public void print(ArrayList<?> al) { Iterator<?> it = al.iterator(); while(it.hasNext()) { System.out.println(in.next()); }
}
public <T> void print(ArrayList<T> al) { Iterator<T> it = al.iterator(); while(it.hasNext()) { T t = it.next(); //區別就在此處,T可以作為類型來使用,而?僅能作為接收任意類型 System.out.println(t); } }
*? extends SomeClass 這種限定,說明的是只能接收SomeClass及其子類類型,所謂的“上限”
*? super SomeClass 這種限定,說明只能接收SomeClass及其父類類型,所謂的“下限”
一下舉例? extends SomeClass說明一下這類限定的一種應用方式
由於泛型參數類型可以表示任意類型的類類型,若T要引用compareTo方法,如何保證在T類中定義了compareTo方法呢?利用如下代碼:
public <T extends Comparable> shwo(T a, T b) { int num = a.compareTo(b); }
此處用於限定T類型繼承自Comparable,因為T類型可以調用compareTo方法。
*可以有多個類型限定,例如:
<T extends Comparable & Serializable>
這種書寫方式為何把comparable寫在前邊?因為由於類型擦除的問題,原始類型是由Comparable替換的,因此寫在前邊的是類中存在此類型的泛型方法放在前邊,避免調用方法時類型的強制轉換,提高效率。
class Test<T extends Comparable & Serializable> { private T lower; private T upper; public Test(T first, T second) //此處是利用Comparable的方法,因此把Comparable寫在前邊,類型擦除后為Comparable,若為Serializable,還得用強制類型轉換,否則不能使用compareTo方法。 { int a = first.compareTo(second); ... } }
*關於泛型類型限定的“繼承”誤區
總有些人誤把類型的限定當作繼承,比如:
//類型是這樣的 <Student extends Person> //然后出現此類錯誤 ArrayList<Person> al = new ArrayList<Student>();
此處的<Person>, <Student>作為泛型的意思是ArrayList容器的接收類型,用一個簡單的例子來說明
ArrayList是一個大型養殖場,<Person>表明的是他能夠接收動物,而上邊的new語句生成的是一個只能夠接收豬的養殖場(ArrayList<Student>),即把一個大型養殖場建造成了一個養豬場,若是繼承的大型養殖場肯定是還能接受狗、羊....的,但是現在建造成了養豬場,那還能接受別的動物么?所以這肯定是錯誤的用法!簡而言之,泛型new時兩邊的類型參數必須一致。
5、泛型的一些基本規則約束
*泛型的類型參數必須為類的引用,不能用基本類型(int, short, long, byte, float, double, char, boolean)
*泛型是類型的參數化,在使用時可以用作不同類型(此處在說泛型類時會詳細說明)
*泛型的類型參數可以有多個,代碼舉例如下:
public <T, E> void show() { coding operation..... }
*泛型可以使用extends, super, ?(通配符)來對類型參數進行限定
*由於類型擦除,運行時類型查詢只適用於原始類型,比如instanceof、getClass()、強制類型轉換,a instanceof (Pair<Employe>),在類型擦除后便是 a instanceof Pair,因此以上運行的一些操作在虛擬機中操作都是對原始類型進行操作,無論寫的多么虛幻,都逃不出類型擦除,因為在虛擬機種並不存在泛型。
*不能創建參數化類型的數組
例如寫如下代碼:
Pair<String>[] table = new Pair<String>[10]; //ERROR //讓Object[] t指向table Object[] t = table; //向t中添加對象 t[0] = new Pair<Employe>(); //關鍵錯誤之處 String s = table[0];
由於Object可以接收任何類型,在里邊存入 new Pari<Employe>時,沒有任何問題,但是當取出的時候會出現ClassCastException,因此不能創建參數化類型數組。
*不能實例化類型變量,及不能出現以下的類似代碼
T t = new T(); //或 T.Class
因為在類型擦除后,便是Object t = new Object();與用意不符合,即本意肯定不是要調用Object.
*不能再靜態域或方法中出現參數類型
例如如下錯誤代碼
class Test<T> { private static T example; //error public static void showExample() //error { action about T... } public static T showExample() //error { action about T.... } }
首先方法是一個返回類型為T的普通方法,而非泛型方法,這和在靜態方法中使用非靜態參數是一樣的,靜態方法是先於對象而存在內存中的,因此在編譯的時候,T的類型無法確定,一定會出現“Cannot make a static reference to a non_static reference”這樣類似的錯誤。
但是這樣的代碼就是正確的
class Test<T> {public static <T> T show() { action } }
因為此處的靜態方法是泛型方法,可以使用.
*不能拋出或捕獲泛型類的實例
+不能拋出不能捕獲泛型類對象
+泛型類不能擴展Throwable,注意是類不能繼承Throwable,類型參數的限定還是可以的。
+catch子句不能使用類型變量,如下代碼
try { .... } catch(T e) //error { ... }
*類型擦除后的沖突注意
例如:
class Pair<T> { public boolean equals(T value) //error { .... } }
此處的錯誤的原因不能存在同一個方法,在類型擦除后,Pair的方法為,public boolean equals(Object value),這與從Object.class中繼承下來的equals(Object obj)沖突。
*一個類不能成為兩個接口類型的子類,而這兩個接口是同一接口的不同參數化。
例如:
class Calendar implements coparable<Calendar>{} class GregorianCalendar extends Calendar implements Comparable<GregorianCalendar>{} //error
當類型擦除后,Calendar實現的是Comparable,而GregorianCalendar繼承了Calendar,又去實現Comparable,必然出錯!
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先總結到此處。