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。