×

java 泛型编程

消耗积分:1 | 格式:rar | 大小:0.6 MB | 2017-09-27

分享资料个

  一。 泛型概念的提出(为什么需要泛型)?

  首先,我们看下下面这段简短的代码:

  publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain(String[] args) { List list = newArrayList(); list.add( “qqyumidi”); list.add( “corn”); list.add( 100); for( inti = 0; i 《 list.size(); i++) { String name = (String) list. get(i); // 1System. out.println( “name:”+ name); } } }

  定义了一个List类型的集合,先向其中加入了两个字符串类型的值,随后加入一个Integer类型的值。这是完全允许的,因为此时list默认的类型为Object类型。在之后的循环中,由于忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值或其他编码原因,很容易出现类似于//1中的错误。因为编译阶段正常,而运行时会出现“java.lang.ClassCastException”异常。因此,导致此类错误编码过程中不易发现。

  在如上的编码过程中,我们发现主要存在两个问题:

  1.当我们将一个对象放入集合中,集合不会记住此对象的类型,当再次从集合中取出此对象时,改对象的编译类型变成了Object类型,但其运行时类型任然为其本身类型。

  2.因此,//1处取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型,且很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。

  那么有没有什么办法可以使集合能够记住集合内元素各类型,且能够达到只要编译时不出现问题,运行时就不会出现“java.lang.ClassCastException”异常呢?答案就是使用泛型。

  二。什么是泛型?

  泛型,即“参数化类型”。一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢?顾名思义,就是将类型由原来的具体的类型参数化,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)。

  看着好像有点复杂,首先我们看下上面那个例子采用泛型的写法。

  publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain(String[] args) { /* List list = new ArrayList(); list.add(“qqyumidi”); list.add(“corn”); list.add(100); */List《String》 list =newArrayList《String》(); list.add( “qqyumidi”); list.add( “corn”); //list.add(100); // 1 提示编译错误for( inti = 0; i 《 list.size(); i++) { String name = list. get(i); // 2System. out.println(“name:”+ name); } } }

  采用泛型写法后,在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误,通过List,直接限定了list集合中只能含有String类型的元素,从而在//2处无须进行强制类型转换,因为此时,集合能够记住元素的类型信息,编译器已经能够确认它是String类型了。

  结合上面的泛型定义,我们知道在List中,String是类型实参,也就是说,相应的List接口中肯定含有类型形参。且get()方法的返回结果也直接是此形参类型(也就是对应的传入的类型实参)。下面就来看看List接口的的具体定义:

  publicinterfaceList《E》 extendsCollection《E》 {intsize(); booleanisEmpty();booleancontains(Object o); Iterator《E》 iterator(); Object[] toArray(); 《T》 T[] toArray(T[] a);booleanadd(E e); booleanremove(Object o); booleancontainsAll(Collection《?》 c);booleanaddAll(Collection《? extends E》 c); booleanaddAll( intindex, Collection《? extends E》 c); booleanremoveAll(Collection《?》 c); booleanretainAll(Collection《?》 c); voidclear();booleanequals(Object o); inthashCode(); E get( intindex); E set( intindex, E element);voidadd( intindex, E element); E remove( intindex); intindexOf(Object o);intlastIndexOf(Object o); ListIterator《E》 listIterator(); ListIterator《E》 listIterator( intindex); List《E》 subList( intfromIndex, inttoIndex); }

  我们可以看到,在List接口中采用泛型化定义之后,中的E表示类型形参,可以接收具体的类型实参,并且此接口定义中,凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。

  自然的,ArrayList作为List接口的实现类,其定义形式是:

  publicclassArrayList《E》 extendsAbstractList《E》 implementsList《E》, RandomAccess,Cloneable, java.io.Serializable{publicbooleanadd(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1);// Increments modCount!!elementData[size++] = e; returntrue; } publicE get( intindex) { rangeCheck( index); checkForComodification(); returnArrayList. this.elementData(offset +index); } //。。.省略掉其他具体的定义过程}

  由此,我们从源代码角度明白了为什么//1处加入Integer类型对象编译错误,且//2处get()到的类型直接就是String类型了。

  三。自定义泛型接口、泛型类和泛型方法

  从上面的内容中,大家已经明白了泛型的具体运作过程。也知道了接口、类和方法也都可以使用泛型去定义,以及相应的使用。是的,在具体使用时,可以分为泛型接口、泛型类和泛型方法。

  自定义泛型接口、泛型类和泛型方法与上述Java源码中的List、ArrayList类似。如下,我们看一个最简单的泛型类和方法定义:

  publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain(String[] args) { Box《String》 name =newBox《String》( “corn”); System. out.println( “name:”+ name.getData()); } } class Box《T》 { privateT data; publicBox() { } publicBox(T data) { this.data = data; } publicT getData() {returndata; } }

  在泛型接口、泛型类和泛型方法的定义过程中,我们常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型形参,由于接收来自外部使用时候传入的类型实参。那么对于不同传入的类型实参,生成的相应对象实例的类型是不是一样的呢?

  publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain(String[] args) { Box《String》 name =newBox《String》( “corn”); Box《Integer》 age = newBox《Integer》( 712); System.out.println( “name class:”+ name.getClass()); // com.qqyumidi.BoxSystem. out.println(“age class:”+ age.getClass()); // com.qqyumidi.BoxSystem. out.println(name.getClass() == age.getClass()); // true} }

  由此,我们发现,在使用泛型类时,虽然传入了不同的泛型实参,但并没有真正意义上生成不同的类型,传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个,即还是原来的最基本的类型(本实例中为Box),当然,在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。

  究其原因,在于Java中的泛型这一概念提出的目的,导致其只是作用于代码编译阶段,在编译过程中,对于正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,也就是说,成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不会进入到运行时阶段。

  对此总结成一句话:泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型,实际上都是相同的基本类型。

  四。类型通配符

  接着上面的结论,我们知道,Box和Box实际上都是Box类型,现在需要继续探讨一个问题,那么在逻辑上,类似于Box和Box是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?

  为了弄清这个问题,我们继续看下下面这个例子:

  /** * Java学习交流QQ群:589809992 我们一起学Java! */publicclassGenericTest{publicstaticvoidmain(String[] args) { Box《Number》 name =newBox《Number》( 99); Box《Integer》 age = newBox《Integer》( 712); getData(name);//The method getData(Box《Number》) in the type GenericTest is //not applicable for the arguments (Box《Integer》)getData(age); // 1} publicstaticvoidgetData(Box《Number》 data){ System.out.println( “data :”+ data.getData()); } }

  我们发现,在代码//1处出现了错误提示信息:The method getData(Box) in the t ype GenericTest is not applicable for the arguments (Box)。显然,通过提示信息,我们知道Box在逻辑上不能视为Box的父类。那么,原因何在呢?

  publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain(String[] args) { Box《Integer》 a =newBox《Integer》( 712); Box《Number》 b = a; // 1Box《Float》 f = newBox《Float》( 3.14f); b.setData(f); // 2} publicstaticvoidgetData(Box《Number》 data) { System. out.println( “data :”+ data.getData()); } } class Box《T》 { privateT data; publicBox() { } publicBox(T data) { setData(data); } publicT getData() { returndata; } publicvoidsetData(T data) { this.data = data; } }

  这个例子中,显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。在此我们可以使用反证法来进行说明。

  假设Box在逻辑上可以视为Box的父类,那么//1和//2处将不会有错误提示了,那么问题就出来了,通过getData()方法取出数据时到底是什么类型呢?Integer? Float? 还是Number?且由于在编程过程中的顺序不可控性,导致在必要的时候必须要进行类型判断,且进行强制类型转换。显然,这与泛型的理念矛盾,因此,在逻辑上Box不能视为Box的父类。

  好,那我们回过头来继续看“类型通配符”中的第一个例子,我们知道其具体的错误提示的深层次原因了。那么如何解决呢?总部能再定义一个新的函数吧。这和Java中的多态理念显然是违背的,因此,我们需要一个在逻辑上可以用来表示同时是Box和Box的父类的一个引用类型,由此,类型通配符应运而生。

  类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型实参。注意了,此处是类型实参,而不是类型形参!且Box

  /** * Java学习交流QQ群:589809992 我们一起学Java! */publicclassGenericTest{publicstaticvoidmain(String[] args) { Box《String》 name =newBox《String》( “corn”); Box《Integer》 age = newBox《Integer》( 712); Box《Number》 number = newBox《Number》( 314); getData(name); getData(age); getData(number); }publicstaticvoidgetData(Box《?》 data) { System.out.println( “data :”+ data.getData()); } }

  有时候,我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。具体有是怎么样的呢?

  在上面的例子中,如果需要定义一个功能类似于getData()的方法,但对类型实参又有进一步的限制:只能是Number类及其子类。此时,需要用到类型通配符上限。

  publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain(String[] args) { Box《String》 name =newBox《String》( “corn”); Box《Integer》 age = newBox《Integer》( 712); Box《Number》 number = newBox《Number》( 314); getData(name); getData(age); getData(number);//getUpperNumberData(name); // 1getUpperNumberData(age); // 2getUpperNumberData(number); // 3} publicstaticvoidgetData(Box《?》 data) { System.out.println( “data :”+ data.getData()); } publicstaticvoidgetUpperNumberData(Box《? extends Number》 data){ System. out.println( “data :”+ data.getData()); } }

  此时,显然,在代码//1处调用将出现错误提示,而//2 //3处调用正常。

  类型通配符上限通过形如Box

  五。话外篇

  本文中的例子主要是为了阐述泛型中的一些思想而简单举出的,并不一定有着实际的可用性。另外,一提到泛型,相信大家用到最多的就是在集合中,其实,在实际的编程过程中,自己可以使用泛型去简化开发,且能很好的保证代码质量。并且还要注意的一点是,Java中没有所谓的泛型数组一说。

  对于泛型,最主要的还是需要理解其背后的思想和目的。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

评论(0)
发评论

下载排行榜

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !