泛型的定義、用法與類型通配符的使用方式

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泛型是什麼？ 泛型本質是指類型參數化。意思是允許在定義類、介面、方法時使用類型形參，當使用時指定具體類型，所有使用該泛型參數的地方都被統一化，保證類型一致。如果未指定具體類型，預設是Object類型。集合體系中的所有類都增加了泛型，泛型也主要用在集合。 泛型的定義 泛型類：public class ...


泛型是什麼？

泛型本質是指類型參數化。意思是允許在定義類、介面、方法時使用類型形參，當使用時指定具體類型，所有使用該泛型參數的地方都被統一化，保證類型一致。如果未指定具體類型，預設是Object類型。集合體系中的所有類都增加了泛型，泛型也主要用在集合。  

泛型的定義

泛型類：public class Demo<T> {} ，T表示未知類型。 泛型介面：public interface ImplDemo<T,V>{} ，和定義類一樣(介面就是一個特殊類)。 泛型方法：public <T>  void demo1(T name){System.out.println(name);} , public <T> T demo2(T t){ return t;}  

泛型的好處

  1. 編譯時確定類型，保證類型安全,避免類型轉換異常。
  2. 避免了強制類型轉換。
  3. 代碼利於重用，增加通用性。

泛型的限制和規則

  • 泛型的類型參數只能是引用類型，不能使用值類型。
  • 泛型的類型參數可以有多個。
  • 泛型類不是真正存在的類，不能使用instanceof運算符。
  • 泛型類的類型參數不能用在靜態申明。
  • 如果定義了泛型，不指定具體類型，泛型預設指定為Ojbect類型。
  • 泛型使用？作為類型通配符，表示未知類型，可以匹配任何類型。因為是未知，所以無法添加元素。
  • 類型通配符上限：<? extends T>，?代表是T類型本身或者是T的子類型。常用於泛型方法，避免類型轉換。
  • 類型通配符下限。<? super T>，?代表T類型本身或者是T的父類型。
  • 除了通配符可以實現限制，類、介面和方法中定義的泛型參數也能限制上限和下限。
 

泛型代碼實例

接下來，使用代碼來演示泛型的用途，建議使用目錄查看具體內容。  

集合類演示泛型

		//未指定泛型
		TreeSet ts = new TreeSet();
		ts.add(10);
		ts.add(25);
		ts.add("30");
		System.out.println(ts);//運行時報錯，類型轉換異常
		
		//mode 2
		TreeSet<Integer> ts2 = new TreeSet<>();
		ts2.add(10);
		ts2.add(25);
		ts2.add("30"); //編譯器提示報錯，無法添加非Integer類型

未使用泛型時，可以添加任意元素，因為TreeSet會比較每一個元素，所以運行時會引發類型轉換異常。使用泛型後，只能添加同一個類型，所以不會出錯。

 

定義泛型類

public class Person<T> {
	private T name;//類型是未知的
	
	public Person(T name) {
		this.name = name;
	}	
	
	public T getName() {
		return name;
	}
	
	public void sexName(T name) {
		this.name = name;
	}

}
在上面實例中，Person類定義成泛型類，成員變數name的類型指定為T，表示未知類型。實例化該類對象後，可以看到name的類型是Object，表示可以接收任何類型。 
		Person p = new Person(10);	//new Person(Object name)
加上泛型後 
		//使用泛型兩種方式
		Person<String> ps = new Person<String>(); //new Person<String>(String name)
		Person<String> ps = new Person<>();//new Person<>(T name)
第一種，會直接確定參數類型是什麼，而第二種的參數類型是T ，但如果加入的非String類型，編譯器會檢查並報錯。兩者區別不大。在JDK1.7之後使用第二種，會自動檢查泛型，可以省略後部分<>的泛型參數，建議使用第二種。


定義泛型介面

interface A<T>{
	void display(T value); 
	T getValue(T v);
}

//未對泛型介面指定具體類型
public class Person implements A{

	@Override
	public void display(Object obj) {
		System.out.println();
	}

	@Override
	public Object getValue(Object v) {
		return null;
	}
	
}
如果我們定義了泛型，不指定具體類型，預設就是Object類型。當我們為泛型介面指定具體類型後，代碼如下：

 

//泛型介面
interface A<T>{
	void display(T value); 
	T getValue(T v);
}

//為泛型介面指定具體類型
public class Person implements A<String>{
	@Override
	public void display(String value) {
	}
	@Override
	public String getValue(String v) {
		return null;
	}
}
泛型介面指定具體類型後，所有使用了該泛型參數的地方都被統一化。其實泛型介面和泛型類是一樣的寫法。

 

定義泛型方法

先使用常規方法進行對比。

	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = new int[] {1, 8, 15, 6, 3};
		double[] douArr = {10.5, 25.1, 4.9, 1.8};
		String[] strArr = {"我","是","字","符","串"};
		forArr(strArr);
		
	}
	
//遍曆數組的重載方法，支持int和double類型	
	public static void forArr(int[] arr) {
		for(int i=0; i<arr.length; i++) {
			System.out.println(arr[i]);
		}
	}
	//重載了
	public static void forArr(double[] arr) {
		for(double d : arr) {
			System.out.println(d);
		}
	}
	//……
	//……

 

如上所示，如果想遍歷Stirng類型數組，那就還要再次重載代碼，如果是八種類型都有，代碼量非常龐大。使用泛型方法全部通用，代碼如下：

 

	public static void main(String[] args) {
		Integer[] arr =  {1, 8, 15, 6, 3};
		Double[] douArr = {10.5, 25.1, 4.9, 1.8};
		String[] strArr = {"我","是","字","符","串"};
		
		forArrGenric(strArr);
		
	}
	//泛型方法
	public static <T> void forArrGenric(T[] arr) {
		for(int i=0; i < arr.length; i++) {
			System.out.println(arr[i]);
		}
	}
只需定義一個泛型方法，根據運行時傳入的參數類型，動態地獲取類型，就能做到遍歷所有類型數組。但需要註意，泛型的類型參數只能是引用類型，值類型無法在泛型中使用，所以上面的數組都改成了引用類型。值類型需要使用對應的包裝類類型。

 

 

 

使用類型通配符

使用之前，先使用常規方式來進行比較。 
	public static void main(String[] args) {
		HashSet hs = new HashSet();
		hs.add("A");
		hs.add("QQ");
		hs.add("Alipay");

		new Test2().test2(hs);
	}	
	//普通遍歷Set集合，Set是泛型介面，沒指定具體泛型參數會引起警告
	public void test(Set s) {
		for(Object o : s)
			System.out.println(o);
	}	
	//增加泛型參數，參數類型是Set<Object>
	public void test2(Set<Object> s) {
		for(Object o : s)
			System.out.println(o);
	}
方法參數的Set集合使用了泛型參數<Object>，方便將參數類型轉換成Object，看起來沒什麼錯。當傳入一個帶泛型參數的集合時，會出現編譯錯誤。代碼如下：

 

 

	public static void main(String[] args) {
		HashSet<String> hs = new HashSet();
		hs.add("A");
		hs.add("QQ");
		hs.add("Alipay");
		new Test2().test2(hs); //error
	}	
	//增加泛型參數，參數類型是Set<Object>
	public void test2(Set<Object> s) {
		for(Object o : s)
			System.out.println(o);
	}
因為泛型類不是真正存在的類，所以Set<String>和Set<Object>不存在關係，自然無法作為參數傳入進去。這時我們就可以使用類型通配符，如下：

 

 

	//使用類型通配符作為類型參數
	public void test2(Set<?> s) {
		for(Object o : s)
			System.out.println(o);
	}

 

Set<?>表示可以匹配任意的泛型Set。雖然可以使用各種泛型Set了。但弊端就是類型未知，所以無法添加元素。還有範圍過於廣泛，所以這時可以考慮限制的類型通配符。
 

限制的類型通配符

上面代碼只要是泛型Set都允許被遍歷，如果只想類型通配符表示一個類和其子類本身呢？設置類型通配符上限，代碼如下：

 

 

public class Test2 {
	public static void main(String[] args) {
		ArrayList<Test2> ar = new ArrayList<>();
		List<Test3> lt = new ArrayList<>();
		List<String> lStr = new ArrayList<>();
		demo(ar);
		demo(lt);
		demo(lStr); //error
	}	
	//限制的類型通配符
	public static void demo(List<? extends Test2> t) {
		for(int i = 0; i < t.size(); i++) {
			System.out.println(t.get(i));
		}
	}
}
class Test3 extends Test2{}//子類
<? extends T>：表示類型是T本身或者是T類型的子類類型。

 

<? super T>：表示類型是T類型本身或者是T類型的父類類型。叫做類型通配符的下限。使用方式都差不多。

 

 

 

泛型為何不能應用於靜態申明的實例解析

先給一個例子，在靜態變數中和靜態代碼塊中使用泛型。 
public class Test<T> {
	public static T name;  //error
	public T sex ;
	
	static {
		T ab; //error
	}
}
報出異常：不能使一個靜態引用指向一個非靜態的類型 T。靜態和非靜態之分就在於靜態是編譯時類型，動態是運行時類型。T代表未知類型，如果可以用於靜態申明，因為是未知類型，系統沒法指定初始值，手動賦值也不行，因為不知道啥類型，只有運行時才可以指定。而泛型存在的意義就是為了動態指定具體類型，增強靈活性和通用性，所以用於靜態聲明違背了使用原則。為什麼實例變數和實例方法可以使用呢？因為當你使用實例變數或者方法時，就說明對象存在了，即代表泛型參數也指定了。未指定具體類型預設是Object類型。  

為什麼靜態方法中可以定義泛型方法呢？

先給三個實例，我們來慢慢分析。 
public class Test<T> {
	public static void main(String[] args) {
		
	}
	
	//泛型方法
	public T demo1(T t) {
		return t;
	}
	
	//靜態方法使用泛型參數
//	public static T demo2(T t) { return t;}
				
	//定義泛型靜態方法
	public static <W> void demo3(W w) {
		System.out.println(w);
	}  
}
首先，要明確一點，泛型作用是確定具體類型。先看一個泛型方法，使用了泛型參數T作為返回值，當使用對象時來調用該方法時，T類型會變成具體類型。第二個泛型方法是靜態的，使用了T作為返回值和方法參數類型，但是靜態方法是屬於類的，類直接調用的話，T類型無法指定具體類型，那麼該方法就沒有意義。所以直接報錯。第三個也是靜態方法，但是該靜態方法是自定義一個泛型參數，並非使用類型參數。所以當傳入一個具體類型時，該靜態方法的<W>就是具體類型了。兩者靜態方法的區別就是一個是使用泛型參數，一個是定義泛型方法。    
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