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Java泛型学习

时间:2020-11-03 09:36:42      阅读:25      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

还是那句话,学习某个知识一定要想想为什么要学它,这方面的知识用来解决什么问题的,怎么用,并且要总结的体系化,不能散的到处都是,方便以后查看博客。

今天参考廖雪峰老师官网学习并总结下泛型廖老师官网

1.什么是泛型

1.1引出泛型

泛型是一种“代码模板”,可以用一套代码套用各种类型。
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在讲解什么是泛型之前,我们先观察Java标准库提供的ArrayList,它可以看作“可变长度”的数组,因为用起来比数组更方便。

实际上ArrayList内部就是一个Object[]数组,配合存储一个当前分配的长度,就可以充当“可变数组”:

public class ArrayList {
    private Object[] array;
    private int size;
    public void add(Object e) {...}
    public void remove(int index) {...}
    public Object get(int index) {...}
}

如果用上述ArrayList存储String类型,会有这么几个缺点:

  • 取出时需要强制转型(如(String),这样写);

  • 不方便,易出错。

例如,代码必须这么写:

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("Hello");
// 获取到Object,必须强制转型为String:
String first = (String) list.get(0);

很容易出现ClassCastException,因为容易“误转型”:

list.add(new Integer(123));
// ERROR: ClassCastException:
String second = (String) list.get(1);

要解决上述问题,我们可以为String单独编写一种ArrayList:

public class StringArrayList {
    private String[] array;
    private int size;
    public void add(String e) {...}
    public void remove(int index) {...}
    public String get(int index) {...}
}

这样一来,存入的必须是String,取出的也一定是String,不需要强制转型,因为编译器会强制检查放入的类型:

StringArrayList list = new StringArrayList();
list.add("Hello");
String first = list.get(0);
// 编译错误: 不允许放入非String类型:
list.add(new Integer(123));

问题暂时解决。
然而,新的问题是,如果要存储Integer,还需要为Integer单独编写一种ArrayList:

public class IntegerArrayList {
    private Integer[] array;
    private int size;
    public void add(Integer e) {...}
    public void remove(int index) {...}
    public Integer get(int index) {...}
}

实际上,还需要为其他所有class单独编写一种ArrayList:

  • LongArrayList
  • DoubleArrayList
  • PersonArrayList
    ...
    这是不可能的,JDK的class就有上千个,而且它还不知道其他人编写的class。

为了解决新的问题,我们必须把ArrayList变成一种模板:ArrayList,代码如下:

public class ArrayList<T> {
    private T[] array;
    private int size;
    public void add(T e) {...}
    public void remove(int index) {...}
    public T get(int index) {...}
}

T可以是任何class。这样一来,我们就实现了:编写一次模版,可以创建任意类型的ArrayList:

// 创建可以存储String的ArrayList:
ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();
// 创建可以存储Float的ArrayList:
ArrayList<Float> floatList = new ArrayList<Float>();
// 创建可以存储Person的ArrayList:
ArrayList<Person> personList = new ArrayList<Person>();

因此,泛型就是定义一种模板,例如ArrayList,然后在代码中为用到的类创建对应的ArrayList<类型>:

ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();

由编译器针对类型作检查:

strList.add("hello"); // OK
String s = strList.get(0); // OK
strList.add(new Integer(123)); // compile error!
Integer n = strList.get(0); // compile error!

这样一来,既实现了编写一次,万能匹配,又通过编译器保证了类型安全:这就是泛型。

1.2泛型的向上转型

在Java标准库中的ArrayList实现了List接口,它可以向上转型为List

public class ArrayList<T> implements List<T> {
    ...
}

List<String> list = new ArrayList<String>();
//List引用指向了ArrayList这个子类对象,故称为向上转型

即类型ArrayList可以向上转型为List

要特别注意:不能把ArrayList向上转型为ArrayList或List

这是为什么呢?假设ArrayList可以向上转型为ArrayList,观察一下代码:

// 创建ArrayList<Integer>类型:
ArrayList<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
// 添加一个Integer:
integerList.add(new Integer(123));
// “向上转型”为ArrayList<Number>:
ArrayList<Number> numberList = integerList;
// 添加一个Float,因为Float也是Number:
numberList.add(new Float(12.34));
// 从ArrayList<Integer>获取索引为1的元素(即添加的Float):
Integer n = integerList.get(1); // ClassCastException!

我们把一个ArrayList转型为ArrayList类型后,这个ArrayList就可以接受Float类型,因为Float是Number的子类。但是,ArrayList实际上和ArrayList是同一个对象,也就是ArrayList类型,它不可能接受Float类型, 所以在获取Integer的时候将产生ClassCastException。

实际上,编译器为了避免这种错误,根本就不允许把ArrayList转型为ArrayList

ArrayList和ArrayList两者完全没有继承关系。即有没有继承关系看的不是泛型,而是类型本身

同时思考下,廖老师并没有讲的向下转型,我想只要大家懂了向上转型。向下转型自然就理解了,也是不可以的。

1.3小结

泛型就是编写模板代码来适应任意类型;

泛型的好处是使用时不必对类型进行强制转换,它通过编译器对类型进行检查,将运行期的异常提前到了编译期,并避免了强制转换的出现,同时提高了代码的复用性;

注意泛型的继承关系:可以把ArrayList向上转型为List(T不能变!),但不能把ArrayList向上转型为ArrayList(T不能变成父类)。

再来一张图嘿嘿,黑马的,总结的不错也,定义更好,形参和实参方面去理解下再:

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2.使用泛型:

使用ArrayList时,如果不定义泛型类型时,泛型类型实际上就是Object,即你虽然支持写泛型,但是我就是不用现在:

// 编译器警告:
List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
list.add("World");
String first = (String) list.get(0);
String second = (String) list.get(1);

此时,只能把当作Object使用,没有发挥泛型的优势,代码还需要强转,并且可以添加各种类型,可能导致异常,编译器也没有检查。

当我们定义泛型类型后,List的泛型接口变为强类型List

// 无编译器警告:
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("Hello");
list.add("World");
// 无强制转型:
String first = list.get(0);
String second = list.get(1);

当我们定义泛型类型后,List的泛型接口变为强类型List

List<Number> list = new ArrayList<Number>();
list.add(new Integer(123));
list.add(new Double(12.34));
Number first = list.get(0);
Number second = list.get(1);

编译器如果能自动推断出泛型类型,就可以省略后面的泛型类型,jdk1.7以后就支持了。例如,对于下面的代码:

List<Number> list = new ArrayList<Number>();

编译器看到泛型类型List就可以自动推断出后面的ArrayList的泛型类型必须是ArrayList,因此,可以把代码简写为:

// 可以省略后面的Number,编译器可以自动推断泛型类型:
List<Number> list = new ArrayList<>();

2.1使用泛型接口

除了ArrayList使用了泛型,还可以在接口中使用泛型。例如,Arrays.sort(Object[])可以对任意数组进行排序,但待排序的元素必须实现Comparable这个泛型接口:

public interface Comparable<T> {
    /**
     * 返回负数: 当前实例比参数o小
     * 返回0: 当前实例与参数o相等
     * 返回正数: 当前实例比参数o大
     */
    int compareTo(T o);
}

可以直接对String数组进行排序:

// sort
import java.util.Arrays;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String[] ss = new String[] { "Orange", "Apple", "Pear" };
        Arrays.sort(ss);
        System.out.println(Arrays.toString(ss));
    }
}

运行结果:[Apple, Orange, Pear]
这是因为String本身已经实现了Comparable接口。如果换成我们自定义的Person类型试试:

// sort
import java.util.Arrays;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        Person[] ps = new Person[] {
            new Person("Bob", 61),
            new Person("Alice", 88),
            new Person("Lily", 75),
        };
        Arrays.sort(ps);
        System.out.println(Arrays.toString(ps));
    }
}
class Person {
    String name;
    int score;
    Person(String name, int score) {
        this.name = name;
        this.score = score;
    }
    public String toString() {
        return this.name + "," + this.score;
    }
}

运行程序,我们会得到ClassCastException,即无法将Person转型为Comparable。我们修改代码,让Person实现Comparable接口:

异常信息:Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: class Person cannot be cast to class java.lang.Comparable (Person is in unnamed module of loader com.sun.tools.javac.launcher.Main$MemoryClassLoader @52e677af;

// sort
import java.util.Arrays;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] ps = new Person[] {
            new Person("Bob", 61),
            new Person("Alice", 88),
            new Person("Lily", 75),
        };
        Arrays.sort(ps);
        System.out.println(Arrays.toString(ps));
    }
}
class Person implements Comparable<Person> {
    String name;
    int score;
    Person(String name, int score) {
        this.name = name;
        this.score = score;
    }
    public int compareTo(Person other) {
        return this.name.compareTo(other.name);
    }
    public String toString() {
        return this.name + "," + this.score;
    }
}

运行结果:[Alice,88, Bob,61, Lily,75]

运行上述代码,可以正确实现按name进行排序。

也可以修改比较逻辑,例如,按score从高到低排序。请自行修改测试。

2.2小结

使用泛型时,把泛型参数替换为需要的class类型,例如:ArrayList,ArrayList等;

可以省略编译器能自动推断出的类型,例如:List list = new ArrayList<>();;

不指定泛型参数类型时,编译器会给出警告,且只能将视为Object类型;

可以在接口中定义泛型类型,实现此接口的类必须实现正确的泛型类型。

补充:如果对Java 中 Comparable 和 Comparator 还不太了解,可以看下此博客,写的很不错,Comparable 是针对单独一个类使其支持排序,Comparator为

Java泛型学习

原文:https://www.cnblogs.com/lovelywcc/p/13917383.html

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