详细全面解析Java泛型

详细全面解析Java泛型

1.概述

作为一个面向对象的编程语言，java可以通过实现一些类，作为我们各种需求的一个模板，方便我们的使用。但有时候，这个类的范围可能比我们想要的范围要大，我们只想限定于满足类的某些对象，那这样的情况下，泛型的概念就被提出来了（非官方解释，方便理解）。

举个例子：比如我们我们生活中的车，它可以作为一个类，但是车其实又有很多种，包括货车，轿车，大巴车等等，而其中的轿车外观差不多，但是又属于不同的品牌，这些品牌有很多不一样的地方，这里我们可以把轿车的品牌看作是泛型（类似于标签）

通过上面的解释，泛型的概念就比较清晰了，就是一种“类型参数”，所谓类型参数可以理解为将类型由原来的具体的类型进行参数化，类似于方法中的变量参数，此时类型也定义成参数形式（可以称之为类型形参），然后在使用/调用时传入具体的类型（类型实参）。

泛型的优点，不仅仅是上面提到的，其还有下面的优点：：

类型安全： 提高Java 程序的类型安全（泛型的主要目标）。通过知道使用泛型定义的变量的类型限制，编译器可以验证类型假设。消除强制类型转换：消除源代码中的许多强制类型转换。这使得代码的可读性更高了，并且还减少了错误上面说到了泛型在类中的使用，其实泛型的使用远不止于此，其还可以在在接口、方法中使用。下面就对这些分别进行介绍

2.泛型类

所谓泛型类就是把当我们在声明类时，类中的有些成员的类型并不是确定，然后我们可以把泛型定义在类上，当使用该类的时候，再把不确定成员的类型明确下来。

语法格式：

【修饰符】 class 类名<类型变量列表>{    //类体}

注： <类型变量列表>：可以是一个或多个类型变量，一般都是使用单个的大写字母表示。例如：、等。

<类型变量列表>中的类型变量不能用于静态成员上。

泛型类的使用：

使用这种类似于参数化类型的类时，在创建类的对象时候，我们需要注意：

指定类型变量对应的实际类型参数实际类型参数必须是引用数据类型，不能是基本数据类型

注：指定泛型实参时，必须左右两边一致，不存在多态现象（右边的可以省略不写）

代码示例：

泛型类的声明与使用：

public class Demo1 {

public static void main(String[] args) {

//泛型类的使用(里面只能是引用类型)

Student student1 = new Student<>("学生1",99.5);

Student student2 = new Student<>("学生2","优秀");

Student student3 = new Student<>("学生3",'A');

//输出结果

System.out.println(student1);

System.out.println(student2);

System.out.println(student3);

}

}

//泛型类的声明

class Student { //这个就是泛型类的类型参数

private String name;

private T score; //使用泛型，定义分数（分数可能有double类型（99.5）、字符串类型（优秀）、字符类型（‘A'）等）

//构造方法

public Student() {

}

public Student(String name, T score) {

this.name = name;

this.score = score;

}

@Override

public String toString() {

return "Student{" +

"name='" + name + '\'' +

", score=" + score +

'}';

}

}

2.1泛型接口

泛型接口和泛型类关系，就像接口和类的关系一样。 这里不多说。

语法格式：

【修饰符】 interface 接口名<类型变量列表>{     }

注： <类型变量列表>：可以是一个或多个类型变量，一般都是使用单个的大写字母表示。例如：、等。

<类型变量列表>中的类型变量不能用于静态成员上。

2.2泛型接口的使用

使用这种类似于参数化类型的接口时，我们需要注意：

指定类型变量对应的实际类型参数实际类型参数必须是引用数据类型，不能是基本数据类型代码示例

泛型接口的声明与使用：

public class Demo1 {

public static void main(String[] args) {

//泛型类的使用(里面只能是引用类型)

Student student1 = new Student<>("学生1",99.5);

//使用泛型接口

student1.print("学生1",99.5);

}

}

//泛型类的声明

class Student implements Print{ //这个就是泛型类的，后面是接口，多个类型变量

private String name;

private T score; //使用泛型

//构造方法

public Student() {

}

public Student(String name, T score) {

this.name = name;

this.score = score;

}

//重写接口的方法

@Override

public void print(String s, T t) {

System.out.println("学生姓名："+ this.name);

System.out.println("学生成绩："+ this.score);

}

}

//泛型接口的声明

interface Print {

//定义一个打印函数，可以打印学生姓名和成绩

public void print(T t, V v);

}

3.类型变量的上限和下限

前面说到，我们可以使用泛型类型参数，这样等我们进行实际使用的时候，我们可以任意使用类型，但如果想只使用某一系列的类型，泛型也是可以实现的。这就是我们说的类型变量的上限和类型变量的下限。下面进行分别介绍。

3.1类型变量的上限

如果泛型类定义了类型变量的上限，那么该泛型类实际的类型只能是该上限类型或者其子类类型。

语法格式：

泛型类和泛型方法的用法是一样的，后面都不再做区分。

<类型变量  extends 上限1 & 上限2> //上限可以有多个

注：如果多个上限中有类有接口，那么只能有一个类，而且必须写在最左边。接口的话，可以多个。如果在声明<类型变量>时没有指定上限，默认上限是java.lang.Object。

代码示例：

类型变量的上限：

public class Demo2 {

public static void main(String[] args) {

Test test1 = new Test<>(77.5); //double类

// Test test2 = new Test(); 不是数字类的子类

Test test3 = new Test<>(18);

test1.print(77.5);

test3.print(18);

}

}

class Test{ //数字类上限，只能使用数字类及其子类

private T num;

public Test() {

}

public Test(T num) {

this.num = num;

}

public void print(T num){ //测试方法

System.out.println(num);

}

}

3.2类型变量的下限

如果泛型类定义了类型变量的下限，那么该泛型类实际的类型只能是该下限类型或者其父类类型。

语法格式：

super E > // ? 代表接收E类型或者E的父类型的元素

? 是泛型类中的通配符（下面会讲到，可以先看下面的再回来看这个）

代码示例：

/*

super 下限>

*/

public class Demo5 {

public static void main(String[] args){

C c=new C<>();

c.setT(" super 下限>");

fun1(c);

}

//测试函数，泛型类使用了下限

public static void fun1(C super String> c){ //接受的数据类型只能为String、Object

System.out.println(c.getT()); //输入测试

}

}

class C{

private T t;

public T getT() {

return t;

}

public void setT(T t) {

this.t = t;

}

}

4.泛型方法

鉴于某个方法定义时，想要自己定义类型变量或者在某个静态方法中定义类型变量的需求，JDK还提供了泛型方法的支持。即可以在某个方法定义时，自定以<类型变量>

注：前面说到类和接口上的类型形参是不能用于静态方法

语法格式：

【修饰符】 <类型变量列表> 返回值类型 方法名(【形参列表】)【throws 异常列表】{    //方法体}

注：- <类型变量列表>：可以是一个或多个类型变量，一般都是使用单个的大写字母表示。例如： < T >、等。<类型变量>同样也可以指定上限

代码示例：

/*

泛型方法

*/

public class Demo3 {

public static void main(String[] args) {

Test1 test = new Test1(); //创建测试对象

test.print(12); //测试

test.print(12.5); //测试

}

}

class Test1{

public void print(T t){ //泛型方法，可以设置上限

System.out.println("这是一个泛型方法，测试类型：" + t);

}

}

5.泛型擦除

泛型擦除只是在编译阶段才会有的，在实际运行阶段类型已经确定了，这个时候就没有泛型的概念了（JVM并不知道泛型的存在）。这个从有泛型信息到没有泛型信息的过程称之为“泛型擦除”。

其擦除规则如下：

若泛型类型没有指定具体类型，用Object作为原始类型；若有限定类型< T exnteds XClass >，使用XClass作为原始类型；若有多个限定< T exnteds XClass1 & XClass2 >，使用第一个边界类型XClass1作为原始类型；

6.类型通配符

通配符的意思是可以指代很多类型。这个主要使用在当我们在声明方法时，不确定该泛型实际类型的情况。

类型通配符有三种：

> 任意类型 extends 上限> super E>

下面对这三种通配符分别进行介绍：

> 任意类型

当泛型使用这种 类型通配符的时候，表示可以使用任意类型

代码示例：

/*

类型通配符

*/

public class Demo4 {

public static void main(String[] args) {

// 语文老师使用时：

StudentInfo stu1 = new StudentInfo("张三", "良好");

// 数学老师使用时：

StudentInfo stu2 = new StudentInfo("张三", 90.5);

// 英语老师使用时：

StudentInfo stu3 = new StudentInfo("张三", 'C');

StudentInfo>[] arr = new StudentInfo[3]; //使用通配符

arr[0] = stu1;

arr[1] = stu2;

arr[2] = stu3;

StudentInfoPrint.print(arr); //打印输出结果

}

}

//学生类是一个参数化的泛型类

class StudentInfo{

private String name;

private T score;

public StudentInfo() {

super();

}

public StudentInfo(String name, T score) {

super();

this.name = name;

this.score = score;

}

@Override

public String toString() {

return "姓名：" + name + ", 成绩：" + score;

}

}

//学生信息打印类

class StudentInfoPrint {

//泛型方法，使用通配符

public static void print(StudentInfo>[] arr) {

for (int i = 0; i < arr.length; i++) {

System.out.println(arr[i]);

}

}

}

extends 上限>

? 代表接收E类型或者E的子类型的元素

代码示例

可参考上面的类型变量的上限代码

super E>

? 代表接收E类型或者E的父类型的元素

代码示例

可参考上面的类型变量的下限代码

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