泛型及其使用

1. 为什么要用泛型

我们来看下面这个场景：
有一个Dog类和Cat类，创建一个ArrayList用来存放dog对象，程序员不小心往里边添加了一个Cat对象，此时不会有问题，但是当我们遍历这个ArrayList时，强行转为Dog类就会发生ClassCastException异常，使用传统方法代码如下：

@SuppressWarnings({"all"})
public class Generic01 {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add(new Dog("旺财", 10));arrayList.add(new Dog("发财", 1));arrayList.add(new Dog("小黄", 5));//假如我们的程序员，不小心，添加了一只猫arrayList.add(new Cat("招财猫", 8)); // 这里没问题，ArrayList可以存放Object类型//遍历for (Object o : arrayList) {//向下转型 Object ->DogDog dog = (Dog) o; // 遍历到cat对象时会抛出异常System.out.println(dog.getName() + "-" + dog.getAge());}}
}
// Dog和Cat类代码省略

使用传统方法会有什么问题？

不能对加入到集合中的数据类型进行约束（不安全)
遍历时需要类型转换，若数据量较大则影响效率

2. 泛型快速入门

所以我们引出了泛型，使用泛型来解决，代码如下：

@SuppressWarnings({"all"})
public class Generic02 {public static void main(String[] args) {//使用泛型//老韩解读//1. ArrayList<Dog> 表示存放到 ArrayList 集合中的元素是 Dog 类型//2. 如果编译器发现添加的类型，不满足要求，就会报错//3. 在遍历的时候，可以直接取出 Dog 类型而不是 Object//4. public class ArrayList<E> {} E 称为泛型,那么 Dog->EArrayList<Dog> arrayList = new ArrayList<Dog>();arrayList.add(new Dog("旺财", 10));arrayList.add(new Dog("发财", 1));arrayList.add(new Dog("小黄", 5));//假如我们的程序员，不小心，添加了一只猫//arrayList.add(new Cat("招财猫", 8)); // 添加不了System.out.println("===使用泛型====");// 直接取出 Dog 类型，不用转换for (Dog dog : arrayList) {System.out.println(dog.getName() + "-" + dog.getAge());}}
}
// Dog和Cat类代码省略

2.1 泛型的好处

编译时检查添加的类型，提高了安全性
减少了类型转换的次数，提高效率

3. 泛型介绍

泛型（广泛类型），可以是String， Integer，Dog，Cat…
泛型又称参数化类型，解决数据类型安全性问题
在类声明或实例化时只要指定好具体的类型即可
Java泛型可以保证如果程序在编译时没有发出警告，运行时就不会产生类型转换异常
可以在类声明时通过一个标识表示类中某个属性的类型，或者是某个方法的返回值类型，或者某个参数的类型…
举例：

public class Generic03 {public static void main(String[] args) {//注意，特别强调： E 具体的数据类型在定义 Person 对象的时候指定,即在编译期间，就确定 E 是什么类型Person<String> person = new Person<String>("张三");person.show(); // 结果是String/*你可以这样理解，上面的 Person 类就等于是下面这样class Person {String s ;//E 表示 s 的数据类型, 该数据类型在定义 Person 对象的时候指定,即在编译期间，就确定 E是什么类型public Person(String s) {//E 也可以是参数类型this.s = s;}public String f() {//返回类型使用 Ereturn s;}}*/Person<Integer> person2 = new Person<Integer>(100);person2.show();// 结果是Integer}
}class Person<E> {E s ;//E 表示 s 的数据类型, 该数据类型在定义 Person 对象的时候指定,即在编译期间，就确定 E 是什么类型public Person(E s) {//E 也可以是参数类型this.s = s;}public E f() {//返回类型使用 Ereturn s;}public void show() {System.out.println(s.getClass());//显示 s 的运行类型}
}

4. 泛型语法

4.1 泛型声明
interface 接口{}
class 类<K,V> {}
4.2 泛型实例化
要在类名后面指定类型参数值

List<String> list = new ArrayList<String>{};

使用举例

创建 3 个学生对象
放入到 HashSet 中学生对象, 使用.
放入到 HashMap 中，要求 Key 是 String name, Value 就是学生对象
使用两种方式遍历

import java.util.*;
@SuppressWarnings({"all"})
public class GenericExercise {public static void main(String[] args) {//使用泛型方式给 HashSet 放入 3 个学生对象HashSet<Student> students = new HashSet<Student>();students.add(new Student("jack", 18));students.add(new Student("tom", 28));students.add(new Student("mary", 19));//遍历for (Student student : students) {System.out.println(student);}//使用泛型方式给 HashMap 放入 3 个学生对象//K -> String V->StudentHashMap<String, Student> hm = new HashMap<String, Student>();/*public class HashMap<K,V> {}*/hm.put("milan", new Student("milan", 38));hm.put("smith", new Student("smith", 48));hm.put("hsp", new Student("hsp", 28));//迭代器 EntrySet/*public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {Set<Map.Entry<K,V>> es;return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new EntrySet()) : es;}*/Set<Map.Entry<String, Student>> entries = hm.entrySet();/*public final Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {return new EntryIterator();}*/Iterator<Map.Entry<String, Student>> iterator = entries.iterator();System.out.println("==============================");while (iterator.hasNext()) {Map.Entry<String, Student> next = iterator.next();System.out.println(next.getKey() + "-" + next.getValue());}}
}
class Student {private String name;private int age;public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}

5. 泛型使用的注意事项和细节

interface List {} public class HashSet {}
T,E只能是引用类型，不能是普通类型

List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); //OK
//List<int> list2 = new ArrayList<int>();//错误

在给泛型指定具体类型后，可以传入该类型或者其子类类型

Pig<A> aPig = new Pig<A>(new A());
aPig.f();
Pig<A> aPig2 = new Pig<A>(new B());
aPig2.f();

在实际开发中，我们往往简写，编译器会进行类型推断

ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>();
List<Integer> list4 = new ArrayList<>();
ArrayList<Pig> pigs = new ArrayList<>();

如果是这样写泛型默认是 Object

ArrayList arrayList = new ArrayList();//等价 ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<Object>();

6. 自定义泛型

基本语法

class 类名<T,R…> {}

细节：

普通成员可以使用泛型 (属性、方法)
使用泛型的数组，不能初始化
静态方法中不能使用类的泛型
泛型类的类型，是在创建对象时确定的，如果没有指定，则默认为Object类型

public class CustomGeneric_ {public static void main(String[] args) {//T=Double, R=String, M=IntegerTiger<Double,String,Integer> g = new Tiger<>("john");g.setT(10.9); //OK//g.setT("yy"); //错误，类型不对System.out.println(g);Tiger g2 = new Tiger("john~~");//OK T=Object R=Object M=Objectg2.setT("yy"); //OK ,因为 T=Object "yy"=String 是 Object 子类System.out.println("g2=" + g2);}
}
//1. Tiger 后面泛型，所以我们把 Tiger 就称为自定义泛型类
//2, T, R, M 泛型的标识符, 一般是单个大写字母
//3. 泛型标识符可以有多个. 
class Tiger<T, R, M> {String name;R r; //属性使用到泛型M m;T t;//使用泛型的数组，不能初始化//因为数组在 new 不能确定 T 的类型，就无法在内存开空间T[] ts;public Tiger(String name) {this.name = name;}public Tiger(R r, M m, T t) {//构造器使用泛型this.r = r;this.m = m;this.t = t;}public Tiger(String name, R r, M m, T t) {//构造器使用泛型this.name = name;this.r = r;this.m = m;this.t = t;}// 静态方法中不能使用类的泛型// 因为静态是和类相关的，在类加载时，对象还没有创建// 所以，如果静态方法和静态属性使用了泛型，JVM 就无法完成初始化// static R r2;// public static void m1(M m) {//// }//方法使用泛型public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public R getR() {return r;}public void setR(R r) {//方法使用到泛型this.r = r;}public M getM() {//返回类型可以使用泛型. return m;}public void setM(M m) {this.m = m;}public T getT() {return t;}public void setT(T t) {this.t = t;}@Overridepublic String toString() {return "Tiger{" +"name='" + name + '\'' +", r=" + r +", m=" + m +", t=" + t +", ts=" + Arrays.toString(ts) +'}';}
}

7. 自定义泛型接口

1. 接口中，静态成员也不能使用泛型
1. 泛型接口的类型, 在继承接口或者实现接口时确定
1. 没有指定类型，默认为 Object

//在继承接口 指定泛型接口的类型
interface IA extends IUsb<String, Double> {
}
//当我们去实现 IA 接口时，因为 IA 在继承 IUsu 接口时，指定了 U 为 String R 为 Double
//，在实现 IUsu 接口的方法时，使用 String 替换 U, 是 Double 替换 R
class AA implements IA {@Overridepublic Double get(String s) {return null;}@Overridepublic void hi(Double aDouble) {}@Overridepublic void run(Double r1, Double r2, String u1, String u2) {}
}
interface IUsb<U, R> {int n = 10;//U name; 不能这样使用，静态成员也不能使用泛型//普通方法中，可以使用接口泛型R get(U u);void hi(R r);void run(R r1, R r2, U u1, U u2);//在 jdk8 中，可以在接口中，使用默认方法, 也是可以使用泛型default R method(U u) {return null;}
}

8. 自定义泛型方法

基本语法

修饰符<T,R…> 返回类型方法名 (参数列表) { }

细节

泛型方法，可以定义在普通类中, 也可以定义在泛型类中
当调用泛型方法时，传入参数，编译器，就会确定类型
public void hi(T t) {}修饰符后没有<>不是泛型方法，而是使用了泛型

@SuppressWarnings({"all"})
public class CustomMethodGeneric {public static void main(String[] args) {Car car = new Car();car.fly("宝马", 100);//当调用方法时，传入参数，编译器，就会确定类型System.out.println("=======");car.fly(300, 100.1);//当调用方法时，传入参数，编译器，就会确定类型//测试//T->String, R-> ArrayListFish<String, ArrayList> fish = new Fish<>();fish.hello(new ArrayList(), 11.3f);}
}
//泛型方法，可以定义在普通类中, 也可以定义在泛型类中
class Car {//普通类public void run() {//普通方法}//说明 泛型方法//1. <T,R> 就是泛型//2. 是提供给 fly 使用的public <T, R> void fly(T t, R r) {//泛型方法System.out.println(t.getClass());System.out.println(r.getClass());}
}
class Fish<T, R> {//泛型类public void run() {//普通方法}public<U,M> void eat(U u, M m) {//泛型方法}//说明//1. 下面 hi 方法不是泛型方法//2. 是 hi 方法使用了类声明的 泛型public void hi(T t) {}//泛型方法，可以使用类声明的泛型，也可以使用自己声明泛型public<K> void hello(R r, K k) {System.out.println(r.getClass());//ArrayListSystem.out.println(k.getClass());//Float}
}

9. 泛型的继承和通配符

泛型没有继承性
List<?> c ，可以接受任意的泛型类型
? extends AA 表示上限，可以接受 AA 或者 AA 子类

public class GenericExtends {public static void main(String[] args) {Object o = new String("xx");//泛型没有继承性//List<Object> list = new ArrayList<String>(); //报错//举例说明下面三个方法的使用List<Object> list1 = new ArrayList<>();List<String> list2 = new ArrayList<>();List<AA> list3 = new ArrayList<>();List<BB> list4 = new ArrayList<>();List<CC> list5 = new ArrayList<>();//如果是 List<?> c ，可以接受任意的泛型类型printCollection1(list1);printCollection1(list2);printCollection1(list3);printCollection1(list4);printCollection1(list5);//List<? extends AA> c： 表示 上限，可以接受 AA 或者 AA 子类// printCollection2(list1);//×// printCollection2(list2);//×printCollection2(list3);//√printCollection2(list4);//√printCollection2(list5);//√//List<? super AA> c: 支持 AA 类以及 AA 类的父类，不限于直接父类printCollection3(list1);//√//printCollection3(list2);//×printCollection3(list3);//√//printCollection3(list4);//×//printCollection3(list5);//×}//说明: List<?> 表示 任意的泛型类型都可以接受public static void printCollection1(List<?> c) {for (Object object : c) { // 通配符，取出时，就是 ObjectSystem.out.println(object);}}// ? extends AA 表示 上限，可以接受 AA 或者 AA 子类public static void printCollection2(List<? extends AA> c) {for (Object object : c) {System.out.println(object);}}// ? super 子类类名 AA:支持 AA 类以及 AA 类的父类，不限于直接父类，//规定了泛型的下限public static void printCollection3(List<? super AA> c) {for (Object object : c) {System.out.println(object);}}
}
class AA {
}
class BB extends AA {
}
class CC extends BB {
}