泛型的深入研究——面試時說出能加分


    我們可以在定義集合時設置泛型這樣的約束,也可以在定義類和方法時加上泛型,這樣能提升類和方法的靈活性。此外我們還可以在定義泛型時加上繼承和通配符。在平時的培訓中,我曾發現初學者對一些復雜的泛型(其實也不復雜,只不過是較少用)感到困惑。這里就通過一些案例展示泛型在項目里的常見用法。    

1 泛型可以作用在類和接口上

    泛型作用在類上的案例,比如在項目里,我們需要定義一個倉庫類(WareHouse),會用一個列表來表示倉庫里存放的東西。在定義倉庫類時,我們可以通過泛型來指定列表里能容納的數據類型。請看如下的GenericClass.java例子。    

1	//省略import集合包的代碼
2	//請注意在定義類時,直接加上了泛型T
3	class WareHouse<T>{
4	  	private List<T> productList;//請注意這里的泛型是T,和第3行一致
5		 	public List<T> getProductList() 
6	    {return productList; }
7	  	public void setProductList(List<T> productList) 
8	    {this.productList = productList;}
9	     //構造函數
10	    	public WareHouse()
11		    {productList = new ArrayList<T>();}
12	     //添加元素的方法,請注意參數類型是T
13			void addItem(T item)
14		    {productList.add(item);	}
15	     //打印所有的對象
16			public void printAllItems()  {
17	       //T作用到了迭代器上
18			Iterator<T> it = productList.iterator();
19			while(it.hasNext())
20			{System.out.println(it.next().toString());}
21		}	
22	}

    在第3行定義WareHourse這個類時,我們加上了泛型約束T,而在這個類的屬性和方法里,我們又多處用到了這個泛型T。比如,在第4行里通過T來創建一個含泛型約束的List,在第13行添加元素的方法里,參數是T,在第16行打印所有對象的printAllItems方法里,我們在第18行創建迭代器時,也用到了泛型T。

    我們也可以把T修改成E等字符,但一旦定義成T,那么在使用時,就需要和這個字符”T”相匹配。    

23	class Item{
24	//貨物名稱 
25		private String itemName;
26	//構造函數
27		public Item(String name)
28		{this.itemName = name;}
29	//針對屬性的get方法
30		public String getItemName() 
31	{return itemName;	}
32	//針對屬性的set方法
33		public void setItemName(String itemName) 
34	{this.itemName = itemName;	}
35	//重寫了toString方法
36		public String toString()
37		{return this.itemName; 	}
38	}

    隨后我們在第23到38行定義了一個用於描述倉庫貨物的Item類,在其中的第25行,我們通過itemName這個屬性來定義該貨物的名字。    

39	public class GenericClass {
40		public static void main(String[] args) {
41	     //這里傳入的泛型種類是String
42			WareHouse<String> wh = new WareHouse<String>();		
43			wh.addItem("Java");
44			wh.addItem("C#");
45			wh.printAllItems();//能輸出Java和C#
46			//接下來我們創建兩個Item對象
47			Item bookItem = new Item("Book");
48			Item carItem = new Item("Car");
49	     //這里的泛型種類是Item
50			WareHouse<Item> itemWh = new WareHouse<Item>();
51			itemWh.addItem(bookItem);
52			itemWh.addItem(carItem);
53			itemWh.printAllItems(); //輸出是Book和Car
54		}
55	}

    我們在main函數里用到了這個帶泛型的WareHouse類。在第42行里,我們實例化wh對象時,指定了該對象的泛型類型是String,也就是說,在WareHouse這個類里,所有帶“T”的地方都可以用String來替代。比如private List<T> productList;可以被替代成private List<String> productList。之后在第43和44行里,我們調用了addItem方法添加對象,並在第45行通過了printAllItems方法輸出了存儲在wh里的所有商品。

    在第50行里,我們指定了泛型類型是自定義的Item;如是,在第51和52行調用addItem方法時,傳入的參數就需要是Item類型了。

    在這個例子中,我們把泛型作用到類上。如此,我們就可以用比較靈活的方式來定義類里的數據類型,從而這個類也有比較高的通用性。

    泛型也可以作用到接口上,這個語法點和作用到類上的很相似,就不示例了。

    此外,在上述代碼里,我們也見到了泛型作用到方法上的基本用法,比如我們讓泛型作用到類的返回類型上。代碼如下:

    public List<T> getProductList()

    也可以讓泛型作用到方法的參數類型上,代碼如下:

    void addItem(T item)

2 泛型的繼承和通配符

    在定義泛型時,我們可以通過extends來限定泛型類型的上限,也可以通過super來限定下限,這兩個限定字一般會和?等關鍵字搭配使用。

    比如有這樣的代碼List<? super Father> dest,這里,super包含“高於”的意思,? Super Father就表示dest存放的對象應當“以Father為子類”;換句話說,在dest里,可以存放任何子類是Father類的對象。

    再來看個extends的用法。比如有這樣的代碼,List<? extends Father> src,extends用來表示繼承,這里的src可以存放以”Father”為父類的對象;也就是說,src可以存放任何Father對象的子類。

    在實際的項目里,我們一般從List<? extends Father> src這類的集合里讀元素,而從List<? super Father> dest這樣的集合里寫元素。通過下面的GenericExtends.java例子,再來了解extends,super和?的用法。    

1	import java.util.ArrayList;
2	import java.util.List;
3	//定義一個空的父類和空的子類
4	class Father{ }
5	class Son extends Father{}
6	//這是個包含main方法的主類
7	public class GenericExtends {
8	   //這個方法里,將把src里的對象復制到dest里   
9	   static void copy(List<? super Father> dest, 
10	                    List<? extends Father> src) {  
11	        for (int i=0; i<src.size(); i++)
12	        {  dest.add(src.get(i));    }
13	    }

    在第9行copy方法的兩個參數里,我們看到了兩個包含extends和super泛型的參數。在方法體的for循環里,我們的做法符合剛才講到的原則:從帶extends泛型的集合里讀,往帶super泛型的集合里寫。    

14   public static void main(String[] args) {
15	     Father f = new Father();
16			Son s = new Son();
17	     //創建了一個帶Father泛型的集合,並向其中放了一個元素
18			List<Father> srcFatherList = new ArrayList<Father>();
19			srcFatherList.add(f);		
20			List<Father> destFatherList = new ArrayList<Father>();
21	     //通過copy方法,把元素復制進了destFatherList里
22			copy(destFatherList,srcFatherList);
23	     //這里的輸出是1,說明copy方法成功地往destFatherList里寫了元素
24			System.out.println(destFatherList.size());		
25		}
26	}

    在定義方法的參數時,我們可以用帶extends和super的泛型來確保輸入參數類型的准確性。除此之外,這兩種泛型的用處不大,比如在main函數的第22行里,調用copy方法時,我們傳入的參數都是List<Father>類型。

    下面我們來展示些錯誤的用法:

    錯誤用法一:用帶問號的類型實例化集合對象。

1   List<?> list = new ArrayList<String>(); //正確

2   //List<?> list = new ArrayList<?>(); //錯誤

    第1行里,雖然在等號的左邊我們用到了問號,但在右邊,我們確立了泛型類型是String,這個是正確的。與之相比,在等號的左邊和右邊我們都用了問號,這是錯誤的,因為編譯器不知道list集合該采用哪種泛型類型。

    錯誤用法二:向包含<? extends Father>泛型的集合里寫。

1    List<? extends Father> list = new ArrayList<Father>();

2    //list.add(f); //error

    第2行會報語法錯,原因是編譯器不知道這個基於Father的子類型究竟是什么;因為沒法確定,為了保證類型安全,所以就不允許往里面加數據。”

    錯誤用法三:從包含<? super Father>泛型的集合里讀。

    1             List<? super Father> list1 = new ArrayList<Father>();

    2             list.add(f); //正確

    3             //list.get(0);//錯誤

    第3行會報語法錯,原因是編譯器不知道該用哪種Father的父類來接收get的返回值;於是,同樣為了保證類型安全,所以就不允許讀。

    從上述的第二和第三種錯誤的用法里,我們能感受到,extends和super這兩種定義泛型的用法除了在定義方法參數之外,還真沒其他合適的用途。


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