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  • 夯实JAVA基本之一——泛型详解(2):高级进阶

    万次阅读 多人点赞 2019-09-11 11:31:56
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    前言:被温水煮惯了,梦想的东西总是不敢于尝试,失败了又怎样,最多从头来过。
     

     

     

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    上一篇给大家初步讲解了泛型变量的各种应用环境,这篇将更深入的讲解一下有关类型绑定,通配符方面的知识。

     

     

    一、类型绑定

    1、引入

    我们重新看上篇写的一个泛型:

     

     

    class Point<T> {
        private T x;       // 表示X坐标
        private T y;       // 表示Y坐标
    
        public void setX(T x) {
            this.x = x;
        }
    
        public void setY(T y) {
            this.y = y;
        }
    
        public T getX() {
            return this.x;
        }
    
        public T getY() {
            return this.y;
        }
    }
    
    //使用
    Point<Integer> p1 = new Point<Integer>();
    p1.setX(new Integer(100));
    System.out.println(p1.getX());

    首先,我们要知道一点,任何的泛型变量(比如这里的T)都是派生自Object,所以我们在填充泛型变量时,只能使用派生自Object的类,比如String,Integer,Double,等而不能使用原始的变量类型,比如int,double,float等。
    然后,问题来了,那在泛型类Point<T>内部,利用泛型定义的变量T x能调用哪些函数呢?

    private T x;  

    当然只能调用Object所具有的函数,因为编译器根本不知道T具体是什么类型,只有在运行时,用户给什么类型,他才知道是什么类型。编译器唯一能确定的是,无论什么类型,都是派生自Object的,所以T肯定是Object的子类,所以T是可以调用Object的方法的。
    那么问题又来了,如果我想写一个找到最小值的泛型类;由于不知道用户会传什么类型,所以要写一个接口,让用户实现这个接口来自已对比他所传递的类型的大小。
    接口如下:

    public interface Comparable<T>{
        public boolean compareTo(T i);
    }

    但如果我们直接利用T的实例来调用compareTo()函数的话,会报错,编译器截图如下:

     

    这是因为,编译器根本无法得知T是继承自Comparable接口的函数。那怎么样才能让编译器知道,T是继承了Comparable接口的类型呢?
    这就是类型绑定的作用了。

    2、类型绑定:extends

    (1)、定义
    有时候,你会希望泛型类型只能是某一部分类型,比如操作数据的时候,你会希望是Number或其子类类型。这个想法其实就是给泛型参数添加一个界限。其定义形式为:

     

     

     

     

    <T extends BoundingType>

    此定义表示T应该是BoundingType的子类型(subtype)。T和BoundingType可以是类,也可以是接口。另外注意的是,此处的”extends“表示的子类型,不等同于继承。
    一定要非常注意的是,这里的extends不是类继承里的那个extends!两个根本没有任何关联。在这里extends后的BoundingType可以是类,也可以是接口,意思是说,T是在BoundingType基础上创建的,具有BoundingType的功能。目测是JAVA的开发人员不想再引入一个关键字,所以用已有的extends来代替而已。
    (2)、实例:绑定接口
    同样,我们还使用上面对比大小的接口来做例子
    首先,看加上extends限定后的min函数:

    public interface Comparable<T> {
        public boolean compareTo(T i);
    }
    //添加上extends Comparable之后,就可以Comparable里的函数了
    public static <T extends Comparable>  T min(T...a){
        T smallest = a[0];
        for(T item:a){
            if (smallest.compareTo(item)){
                smallest = item;
            }
        }
        return smallest;
    }

    这段代码的意思就是根据传进去的T类型数组a,然后调用其中item的compareTo()函数,跟每一项做对比,最终找到最小值。
    从这段代码也可以看出,类型绑定有两个作用:1、对填充的泛型加以限定 2、使用泛型变量T时,可以使用BoundingType内部的函数。
    这里有一点非常要注意的是,在这句中smallest.compareTo(item),smallest和item全部都是T类型的,也就是说,compareTo对比的是同一种类型。
    然后我们实现一个派生自Comparable接口的类:

    public class StringCompare implements Comparable<StringCompare> {
        private String mStr;
    
        public StringCompare(String string){
            this.mStr = string;
        }
    
        @Override
        public  boolean compareTo(StringCompare str) {
            if (mStr.length() > str.mStr.length()){
                return true;
            }
            return false;
        }
    }

    在这段代码,大家可能会疑惑为什么把T也填充为StringCompare类型,记得我们上面说的吗:smallest.compareTo(item),smallest和item是同一类型!!所以compareTo的参数必须是与调用者自身是同一类型,所以要把T填充为StringCompare;
    在这段代码中compareTo的实现为,对比当前mstr的长度与传进来实例的mstr长度进行比较,如果超过,则返回true,否则返回false;
    最后是使用min函数:

    StringCompare result = min(new  StringCompare("123"),new StringCompare("234"),new StringCompare("59897"));
    Log.d(TAG,"min:"+result.mStr);

    结果如下:

     

    这里有extends接口,我们开篇说过,extends表示绑定,后面的BindingType即可以是接口,也可以是类,下面我们就再举个绑定类的例子。

    源码在文章底部给出

     

    (3)、实例:绑定类
    我们假设,我们有很多种类的水果,需要写一个函数,打印出填充进去水果的名字:
    为此,我们先建一个基类来设置和提取名字:

     

    class Fruit {
        private String name;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    然后写个泛型函数来提取名字:

    public static <T extends Fruit> String getFruitName(T t){
        return t.getName();
    }

    这里泛型函数的用法就出来了,由于我们已知水果都会继承Fruit基类,所以我们利用<T extends Fruit>就可以限定填充的变量必须派生自Fruit的子类。一来,在T中,我们就可以利用Fruit类中方法和函数;二来,如果用户填充进去的类没有派生自Fruit,那编译器就会报错。
    然后,我们新建两个类,派生自Fruit,并填充进去它们自己的名字:

    class Banana extends Fruit{
        public Banana(){
            setName("bababa");
        }
    }
    class Apple extends Fruit{
        public Apple(){
            setName("apple");
        }
    }

    最后调用:

    String name_1 = getFruitName(new Banana());
    String name_2 = getFruitName(new Apple());
    Log.d(TAG,name_1);
    Log.d(TAG,name_2);

    结果如下:

     

     

    源码在文章底部给出

    (4)、绑定多个限定
    上面我们讲了,有关绑定限定的用法,其实我们可以同时绑定多个绑定,用&连接,比如:

     

     

     

     

    public static <T extends Fruit&Serializable> String getFruitName(T t){
        return t.getName();
    }

    再加深下难度,如果我们有多个泛型,每个泛型都带绑定,那应该是什么样子的呢:

    public static <T extends Comparable & Serializable, U extends Runnable> T foo(T a, U b){
    	…………
    }

    大家应该看得懂,稍微讲一下:这里有两个泛型变量T和U,将T与Comparable & Serializable绑定,将U与Runnable绑定。
    好了,这部分就讲完了,下面讲讲有关通配符的用法。

    二、通配符

    通配符是一个非常令人头疼的一个功能,理解与掌握难度比较大,下面我尽力去讲明白它与泛型变量的区别与用法。

    1、引入

    重新来看我们上篇用的Point泛型定义:

    class Point<T> {
        private T x;      
        private T y;      
        
        public Point(){
            
        }
        public Point(T x,T y){
            this.x = x;
            this.y = y;
        }
    
        public void setX(T x) {
            this.x = x;
        }
    
        public void setY(T y) {
            this.y = y;
        }
    
        public T getX() {
            return this.x;
        }
    
        public T getY() {
            return this.y;
        }
    }

    这段代码很简单,引入了一个泛型变量T,然后是有两个构造函数,最后分别是利用set和get方法来设置和获取x,y的值。这段代码没什么难度,不再细讲。
    我们看看下面这段使用的代码:

    Point<Integer> integerPoint = new Point<Integer>(3,3);
    …………
    Point<Float> floatPoint = new Point<Float>(4.3f,4.3f);
    …………
    Point<Double> doublePoint = new Point<Double>(4.3d,4.90d);
    …………
    Point<Long> longPoint = new Point<Long>(12l,23l);
    …………

    在这段代码中,我们使用Point<T>生成了四个实例:integerPoint,floatPoint,doublePoint和longPoint;
    在这里,我们生成四个实例,就得想四个名字。如果我们想生成十个不同类型的实例呢?那不得想十个名字。
    光想名字就是个事,(其实我并不觉得想名字是个什么大事…… T _ T ,没办法,想不出更好的例子了…… )
    那有没有一种办法,生成一个变量,可以将不同类型的实例赋值给他呢?

    2、无边界通配符:?

    (1)、概述
    先不讲无边界通配符是什么,同样拿上面的例子来看,如果我们这样实现:

     

    Point<?> point;
    
    point = new Point<Integer>(3,3);
    point = new Point<Float>(4.3f,4.3f);
    point = new Point<Double>(4.3d,4.90d);
    point = new Point<Long>(12l,23l);

    在这里,我们首先,利用下面的代码生成一个point实例,注意到,在填充泛型时,用的是?

     

    Point<?> point;

    然后,各种类型的Point实例,都可以赋值给point了:

     

    point = new Point<Integer>(3,3);
    point = new Point<Float>(4.3f,4.3f);
    point = new Point<Double>(4.3d,4.90d);
    point = new Point<Long>(12l,23l);

    这里的?就是无边界通配符。通配符的意义就是它是一个未知的符号,可以是代表任意的类。
    所以这里可能大家就明白了,这里不光能将泛型变量T填充为数值类型,其实任意Point实例都是可以传给point的:比如这里的Point<String>(),Point<Object>()都是可以的

     

     

     

    (2)、?与T的区别
    大家可能会有疑问,那无边界通配符?与泛型变量T有什么区别呢?
    答案是:他们俩没有任何联系!!!!!
    泛型变量T不能在代码用于创建变量,只能在类,接口,函数中声明以后,才能使用。
    比如:

     

    public class Box<T> {
       public T get(){
    	   …………
       };
       public void put(T element){
    	   …………
       };
    }

    而无边界通配符?则只能用于填充泛型变量T,表示通配任何类型!!!!再重复一遍:?只能用于填充泛型变量T。它是用来填充T的!!!!只是填充方式的一种!!!
    比如:

    //无边界通配符填充
    Box<?> box;
    //其它类型填充
    Box<String> stringBox;

    (3)、通配符只能用于填充泛型变量T,不能用于定义变量
    大家一定要记得,通配符的使用位置只有:

     

    Box<?> box;
    box = new Box<String>();

    即填充泛型变量T的位置,不能出现在后面String的位置!!!!
    下面的第三行,第四行,都是错误的。通配符不能用于定义变量。

     

     

     

    再次强调,?只能出现在Box<?> box;中,其它位置都是不对的。

     

    3、通配符?的extends绑定

    (1)、概述
    从上面我们可以知道通配符?可以代表任意类型,但跟泛型一样,如果不加以限定,在后期的使用中编译器可能不会报错。所以我们同样,要对?加以限定。
    绑定的形式,同样是通过extends关键字,意义和使用方法都用泛型变量一致。
    同样,以我们上面的Point<T>泛型类为例,因为Point在实例意义中,其中的值是数值才有意义,所以将泛型变量T填充为Object类型、String类型等都是不正确的。
    所以我们要对Point<?> point加以限定:只有数值类型才能赋值给point;
    我们把代码改成下面的方式:

     

     

     

    我们给通配符加上限定: Point<? extends Number> point;
    此时,最后两行,当将T填充为String和Object时,赋值给point就会报错!
    这里虽然是指派生自Number的任意类型,但大家注意到了没: new Point<Number>();也是可以成功赋值的,这说明包括边界自身。
    再重复一遍:无边界通配符只是泛型T的填充方式,给他加上限定,只是限定了赋值给它(比如这里的point)的实例类型。
    如果想从根本上解决乱填充Point的问题,需要从Point泛型类定义时加上<T extends Number>:

     

    class Point<T extends Number> {
        private T x;       // 表示X坐标
        private T y;       // 表示Y坐标
    
       …………
    }

    (2)注意:利用<? extends Number>定义的变量,只可取其中的值,不可修改
    看下面的代码:

     

     

     

    明显在point.setX(Integer(122));时报编译错误。但point.getX()却不报错。
    这是为什么呢?
    首先,point的类型是由Point<? extends Number>决定的,并不会因为point = new Point<Integer>(3,3);而改变类型。
    即便point = new Point<Integer>(3,3);之后,point的类型依然是Point<? extends Number>,即派生自Number类的未知类型!!!这一点很好理解,如果在point = new Point<Integer>(3,3);之后,point就变成了Point<Integer>类型,那后面point = new Point<Long>(12l,23l);操作时,肯定会因为类型不匹配而报编译错误了,正因为,point的类型始终是Point<? extends Number>,因此能继续被各种类型实例赋值。
    回到正题,现在说说为什么不能赋值
    正因为point的类型为 Point<? extends Number> point,那也就是说,填充Point的泛型变量T的为<? extends Number>,这是一个什么类型?未知类型!!!怎么可能能用一个未知类型来设置内部值!这完全是不合理的。
    但取值时,正由于泛型变量T被填充为<? extends Number>,所以编译器能确定的是T肯定是Number的子类,编译器就会用Number来填充T
    也就是说,编译器,只要能确定通配符类型,就会允许,如果无法确定通配符的类型,就会报错。

     

    4、通配符?的super绑定

    (1)、概述
    如果说 <? extends XXX>指填充为派生于XXX的任意子类的话,那么<? super XXX>则表示填充为任意XXX的父类!
    我们先写三个类,Employee,Manager,CEO,分别代表工人,管理者,CEO
    其中Manager派生于Employee,CEO派生于Manager,代码如下:

     

     

     

     

    class CEO extends Manager {
    }
    
    class Manager extends Employee {
    }
    
    class Employee {
    }
    

    然后,如果我这样生成一个变量:

     List<? super Manager> list;

    它表示的意思是将泛型T填充为<? super Manager>,即任意Manager的父类;也就是说任意将List<T>中的泛型变量T填充为Manager父类的List变量,都可以赋值给list;

     

    从上面的代码中可以看出new ArrayList<Employee>(),new ArrayList<Manager>()都是正确的,而new ArrayList<CEO>()却报错,当然是因为CEO类已经不再是Manager的父类了。所以会报编译错误。
    这里还要注意一个地方,从代码中可以看出new ArrayList<Manager>()是可以成功赋值给 List<? super Manager> list的,可见,super关键字也是包括边界的。即边界类型(这里是Manager)组装的实例依然可以成功赋值。
    (2)、super通配符实例内容:能存不能取
    上面我们讲了,extends通配符,能取不能存,那super通配符情况又怎样呢?我们试试看:

    先看存的部分:

     

    List<? super Manager> list;
    list = new ArrayList<Employee>();
    //存
    list.add(new Employee()); //编译错误
    list.add(new Manager());
    list.add(new CEO());

    首先,需要声明的是,与Point<? extends Number> point中point的类型是由Point<? extends Number>确定的,相同的是list的类型是也是由List<? super Manager> ;list的item的类型始终是<? super Manager>,即Manager类的任意父类,即可能是Employee或者Object.
    大家可能疑惑的地方在于,为什么下面这两个是正确的!而list.add(new Employee()); 却是错误的!

    list.add(new Manager());
    list.add(new CEO());

    因为list里item的类型是<? super Manager>,即Manager的任意父类,我们假如是Employee,那下面这段代码大家能理解了吧:

    List<Employee> list = new ArrayList<Employee>();
    list.add(new Manager());
    list.add(new CEO());

    在这里,正因为Manager和CEO都是Employee的子类,在传进去list.add()后,会被强制转换为Employee!
    现在回过头来看这个:

    List<? super Manager> list;
    list = new ArrayList<Employee>();
    //存
    list.add(new Employee()); //编译错误
    list.add(new Manager());
    list.add(new CEO());

    编译器无法确定<? super Manager>的具体类型,但唯一可以确定的是Manager()、CEO()肯定是<? super Manager>的子类,所以肯定是可以add进去的。但Employee不一定是<? super Manager>的子类,所以不能确定,不能确定的,肯定是不允许的,所以会报编译错误。
    最后再来看看取:

     

    在这段代码中,Object object = list.get(0);是不报错的,而Employee employee = list.get(0);是报错的;
    我们知道list中item的类型为<? super Manager>,那编译器能肯定的是<? super Manager>肯定是Manger的父类;但不能确定,它是Object还是Employee类型。但无论是填充为Object还是Employee,它必然是Object的子类!
    所以Object object = list.get(0);是不报错的。因为 list.get(0);肯定是Object的子类;
    而编译器无法判断list.get(0)是不是Employee类型的,所以Employee employee = list.get(0);是报错的。
    这里虽然看起来是能取的,但取出来一个Object类型,是毫无意义的。所以我们认为super通配符:能存不能取;

    5、通配符?总结

    总结 ? extends 和 the ? super 通配符的特征,我们可以得出以下结论:
    ◆ 如果你想从一个数据类型里获取数据,使用 ? extends 通配符(能取不能存)
    ◆ 如果你想把对象写入一个数据结构里,使用 ? super 通配符(能存不能取)
    ◆ 如果你既想存,又想取,那就别用通配符。

    6、常见问题注意

    (1)、Point与Point<T>构造泛型实例的区别
    同样以Point泛型类为例:

     

    class Point<T> {
        private T x;       // 表示X坐标
        private T y;       // 表示Y坐标
    
        public Point(){
    
        }
        public Point(T x,T y){
            this.x = x;
            this.y = y;
        }
    
        public void setX(T x) {
            this.x = x;
        }
    
        public void setY(T y) {
            this.y = y;
        }
    
        public T getX() {
            return this.x;
        }
    
        public T getY() {
            return this.y;
        }
    }

    我们来看看下面这种构造Point泛型实例有什么区别:

     

    //使用Point<?>
    Point<?> point1 = new Point(new Integer(23),new Integer(23));
    Point<?> point2 = new Point(new String(""),new String(""));
    //直接使用Point
    Point point3 = new Point(new Integer(23),new Integer(23));
    Point point4 = new Point(new String(""),new String(""));

    上面的四行代码中,point1,point2生成的是Point<?>的实例,填充的是无边界通配符。而point3和point4则非常奇怪,没有了泛型的<>标识,直接使用Point生成的实例,那它填充的是什么呢?
    这四行代码在编译和运行时,都没有报错,而且输出结果也一样!
    那么问题就来了:

     

    Point<?> point1 = new Point(new Integer(23),new Integer(23));
    Point<?> point2 = new Point(new String(""),new String(""));

    在上面的代码中,使用了无界通配符,所以能够将各种Point实例赋值给Point<?> point1
    而省略了泛型标识的构造方法,依然能将各种Point实例赋值给它:

     

    Point point3 = new Point(new Integer(23),new Integer(23));
    Point point4 = new Point(new String(""),new String(""));

    这说明:构造泛型实例时,如果省略了填充类型,则默认填充为无边界通配符!
    所以下面这两个是对等的:

     

    Point point3 = new Point(new Integer(23),new Integer(23));
    Point<?> point3 = new Point(new Integer(23),new Integer(23));

    最后重复一遍:构造泛型实例时,如果省略了填充类型,则默认填充为无边界通配符!


    好了,快累死了,这部分真是太难讲了,有关通配符捕获和编译器类型擦除的知识,就不讲了,在实际项目中基本用不到,有兴趣的同学可以自行去补充下。
    下篇给大家讲下反射。

     

     

     

     

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    参考文章:

    1、《 java 泛型编程(一)》
    2、《Java泛型--泛型应用--泛型接口、泛型方法、泛型数组、泛型嵌套》
    3、《Java泛型编程最全总结》
    4、《java 通配符解惑》
    5、《《Java编程思想》学习笔记8——泛型编程高级》
    6、《步步理解 JAVA 泛型编程(三)》
    7、《Java-泛型编程-类型擦除(Type Erasure)》
    8、《Java泛型--泛型入门》
    9、《Java泛型--通配符》
    10、《在 Java 的泛型类型中使用通配符》
    11、《Java 理论与实践: 使用通配符简化泛型使用》
    12、《Java 泛型学习三 通配符》
    13、《Java泛型-- 通配符(转载)》

     

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  • 泛型详解

    2019-08-18 10:57:28
    泛型详解泛型详解泛型的概述泛型的好处:泛型类:集合的传染性泛型接口泛型方法泛型方法定义:泛型限定符 泛型详解 为什么需要学习泛型? 在JDK1.5之前是没有泛型,当时集合能够存储的都是使用父类Object类型作为...

    泛型详解之

    为什么需要学习泛型?

    • 在JDK1.5之前是没有泛型,当时集合能够存储的都是使用父类Object类型作为形参接受所有的类型
    • 如果存储的是同一种类型向下转型没问题,如果集合存储的是不同类型,那么会出现ClassCastException类型转换异常
    • 所以我们在转型之前做类型判断,判断后虽然解决了安全问题,但是又出现了 遍历不完全的情况,所以我们需要针对Object可能出现的子类做逐一判断,判断后解决了遍历不完整和安全问题,但是如果集合又添加了一个新的类型的元素,遍历又不完整,需要继续添加else if语句块,所以违背了开闭原则,不好维护,可以违背开闭原则,但是又因为Object类有无数个子类,所以永远无法解决,所以引入了泛型

    泛型是模仿数组和方法的特点:

    • 模仿数组的 编译时期 确定类型
    • 模仿方法的 参数化类型

    泛型的概述

    泛型是一种独立的技术,和集合无关,是能够将类型在编译时期提前确定的参数化类型

    • 泛型的格式: 这里的E必须是引用数据类型,这里可以A~Z
    		Collection <String> c=new ArrayList<String>();
    		//集合泛型有传染性在Collection<E>:源码ArrayList会继承<E>,以下省略<E>也正确
    		Collection <String> c2=new ArrayList();
    

    泛型的好处:

    • 1.消除了黄色警告线,提高了安全性
    • 2.去除了向下转型,提高了效率
    • 3.满足了开闭原则 (提高了扩展性和可维护性)
    • 4.提高了可读性
    • 5.简化了代
      案例
    public static void main(String[] args) {
    		Collection <String> c=new ArrayList<String>();
    		//集合泛型有传染性在Collection<E>:源码ArrayList会继承<E>,以下省略<E>也正确
    		Collection <String> c2=new ArrayList();
    		
    		c.add("sa");
    		//c.add(2);   报错
    		Iterator<String> i=c.iterator();
    		//迭代器接收c的信息,返回要加<E>的警告,加<E>后消除,且用next接收时,不要向下转型
    		while(i.hasNext()){
    			String s=i.next();//不用向下转型
    			System.out.println(s);
    		}
    }
    

    泛型类:

    class Gener<E,H>{
    	private E e;
    	private H h;
    	public E getE() {
    		return e;
    	}
    	public void setE(E e) {
    		this.e = e;
    	}
    	public H getH() {
    		return h;
    	}
    	public void setH(H h) {
    		this.h = h;
    	}
    }
    
    public static void main(String[] args) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		Gener<String,Double> g=new Gener();
    		g.setE("gg");
    		String s=g.getE();
    		g.setH(12.5);
    		Double d=g.getH();
    	}
    
    

    集合的传染性

    public static void main(String[] args) {
    		Collection <String> c=new ArrayList<String>();
    		//集合泛型有传染性在Collection<E>:源码ArrayList会继承<E>,以下省略<E>也正确
    		Collection <String> c2=new ArrayList();
    		
    		c.add("sa");
    		//c.add(2);   报错
    		Iterator<String> i=c.iterator();
    		//迭代器接收c的信息,返回要加<E>的警告,加<E>后消除,且用next接收时,不用向下转型
    		while(i.hasNext()){
    			String s=i.next();
    			System.out.println(s);
    		}
    }		
    

    泛型接口

    实现接口的三种方式:(个人推荐2、3)

    interface Igener<E,H>{
    	void method(E e);
    	H test(H h);
    }
    //-----------------------------------1,对应实现1
    class generImpl implements Igener<String,Integer>{
    	@Override
    	public void method(String e) {
    		// TODO Auto-generated method stub		
    	}
    	@Override
    	public Integer test(Integer h) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		return null;
    	}	
    }
    //-----------------------------------2,对应实现2
    class generImpl2<E,H> implements Igener<E,H>{
    	@Override
    	public void method(E e) {
    		// TODO Auto-generated method stub	
    	}
    	@Override
    	public H test(H h) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		return null;
    	}
    }
    
    		//实现1,注意接口前面的类型一定要定义好,主方法里不能用<E,H>
    		Igener<String,Integer> i1=new generImpl();
    		//在实现类就确定好了类型,new后面不能有<String,Integer>,否则报错
    		//Igener<String,Integer>类型应该和实现类的类型相匹配
    		i1.test(12);
    		i1.method("123");
    		
    		//实现2,<E,H>是在main方法中临时写好的,但是方法中会即时编译
    		Igener<String,String> i2=new generImpl2<String,String>();
    		Igener<String,String> i3=new generImpl2();
    		//Igener<String,String>一定要写,new后面的<String,Integer>可写可不写
    		i2.method("asd");
    		i2.test("as");
    		
    		//实现3,利用其子类的匿名对象实例化
    		Igener<String,Double> i4=new Igener<String,Double>(){
    			@Override
    			public void method(String e) {
    				// TODO Auto-generated method stub				
    			}
    			@Override
    			public Double test(Double h) {
    				// TODO Auto-generated method stub
    				return null;
    			}		
    		};//注意别少了分号
    		i4.test(12.5);
    		i4.method("sa");
    

    泛型方法

    泛型方法定义:

    把泛型定义在方法上,泛型方法独立于泛型类,又称为局部泛型
    泛型方法确定类型的时机是方法调用的时候
    泛型方法格式: public T[] toArray(T[] a)

    class Ger<E>{//                               此处E是全局泛型
    	private E e;
    
    	public E getE() {
    		return e;
    	}
    
    	public void setE(E e) {//不是泛型方法   因为E是全局泛型,方法需要局部泛型
    		this.e = e;
    	}
    	public <T> void show (T t){                   //泛型方法1
    		System.out.println(t.getClass().getName());
    	}
    	public <K,V> void test(K k,V v){              //泛型方法2
    		System.out.println(k);
    		System.out.println(k.getClass().getName());
    		System.out.println(v);
    	}	
    }
    

    泛型方法测试代码:
    注意:有个很重要的方法:toArray()
    写法标记:toArray中是我想要实现的数据类 格式为:new 类名[]{}

    public static void main(String[] args) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		Ger<String> g=new Ger<String>();
    		g.setE("as");
    		System.out.println(g.getE());
    		g.show(8);//          调用泛型方法一,返回对象类名java.lang.Integer
    		g.test(false, 8.5);//    调用泛型方法2,返回对象名,对象信息
    		//----------------------------------------false
    		//java.lang.Boolean
    		//8.5
    		Collection<Integer> c=new ArrayList<Integer>();
    		c.add(1);
    		c.add(2);
    		c.add(3);
    		Integer[] ii1=c.toArray(new Integer[]{} );//记住这种写法,很关键
    		//捕获c的元素后给它自己定义的类型来接收,不要向下转型
    		//这个方法很强大,不要向下转型!!!!
    		for (Integer in : ii1) {//打印深拷贝过来的集合元素
    			System.out.println(in);
    		}		
    	}
    

    泛型限定符

    泛型限定符
    ? : 表示泛型类型可以是任意类型
    ? extends E: 表示泛型类型可以是 E 或者是 E的子类
    ? super E: 表示泛型类型可以是E 或者是 E的父类
    为什么要用到?
    因为泛型的声明和实现规定是要一一对应的,比如:
    Collection c=new ArrayList();
    两个String要一定相同,所以不能出现以下情况
    Collection c=new ArrayList();
    Collection c=new ArrayList();
    因此,我们用?来实现继承和超类
    ? extends E: 表示泛型类型可以是 E 或者是 E的子类
    ? super E: 表示泛型类型可以是 E 或者是 E的父类

    定义普通类实现继承

    class Father{
    	
    }
    class Son extends Father{
    	
    }
    class Daughter extends Father{
    	
    }
    

    ?的使用方法:
    ? extends T 可以读取到T对象,而不能写入T对象和T的子对象
    ? super T 可以读取到Object对象,可以写入T对象和T的子对象

    下界<? super T>不影响往里存,但往外取只能放在Object对象里
    链接:http://www.imooc.com/article/252935?block_id=tuijian_wz

    若想既可以读取又可以写入,则不要用通配符,直接用T

    		public static void main(String[] args) {
    		// TODO Auto-generated method stub
    		Collection<Father> c=new ArrayList<Father>();
    		Collection<?> c2=new ArrayList<Object>();
    		Collection<? extends Father> c3=new ArrayList<Daughter>();
    		Collection<?> c4=new ArrayList<Son>();
    		Collection<?extends Father> c5=new ArrayList<Father>();
    		Collection<? super Son> c6=new ArrayList<Father>();
    		Collection<? super Daughter> c7=new ArrayList<Father>();
    		List<? super Father> c8=new ArrayList<Object>();
    		//c5.addAll(new ArrayList<Father>());//编译时异常,因为? extends T  只能读取,不能加
    		c8.addAll(new ArrayList<Father>());//添加成功
    		System.out.println(c8.get(0));//运行时异常  ? 
    	}
    
    
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  • java 泛型详解-绝对是对泛型方法讲解最详细的

    千次阅读 多人点赞 2017-07-10 12:10:22
    本文参考java 泛型详解、Java中的泛型方法、 java泛型详解 1. 概述 泛型在java中有很重要的地位,在面向对象编程及各种设计模式中有非常广泛的应用。 什么是泛型?为什么要使用泛型? 泛型,即...

    Java的泛型特性的了解仅限于表面的浅浅一层,直到在学习设计模式时发现有不了解的用法,才想起详细的记录一下。

    本文参考java 泛型详解Java中的泛型方法、 java泛型详解

    1. 概述

    泛型在java中有很重要的地位,在面向对象编程及各种设计模式中有非常广泛的应用。

    什么是泛型?为什么要使用泛型?

    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)。

    泛型的本质是为了参数化类型(在不创建新的类型的情况下,通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型)。也就是说在泛型使用过程中,操作的数据类型被指定为一个参数,这种参数类型可以用在类、接口和方法中,分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

    2. 一个栗子

    一个被举了无数次的例子:

    List arrayList = new ArrayList();
    arrayList.add("aaaa");
    arrayList.add(100);
    
    for(int i = 0; i< arrayList.size();i++){
        String item = (String)arrayList.get(i);
        Log.d("泛型测试","item = " + item);
    }
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    毫无疑问,程序的运行结果会以崩溃结束:

    java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
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    ArrayList可以存放任意类型,例子中添加了一个String类型,添加了一个Integer类型,再使用时都以String的方式使用,因此程序崩溃了。为了解决类似这样的问题(在编译阶段就可以解决),泛型应运而生。

    我们将第一行声明初始化list的代码更改一下,编译器会在编译阶段就能够帮我们发现类似这样的问题。

    List<String> arrayList = new ArrayList<String>();
    ...
    //arrayList.add(100); 在编译阶段,编译器就会报错
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    3. 特性

    泛型只在编译阶段有效。看下面的代码:

    List<String> stringArrayList = new ArrayList<String>();
    List<Integer> integerArrayList = new ArrayList<Integer>();
    
    Class classStringArrayList = stringArrayList.getClass();
    Class classIntegerArrayList = integerArrayList.getClass();
    
    if(classStringArrayList.equals(classIntegerArrayList)){
        Log.d("泛型测试","类型相同");
    }
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    输出结果:D/泛型测试: 类型相同

    通过上面的例子可以证明,在编译之后程序会采取去泛型化的措施。也就是说Java中的泛型,只在编译阶段有效。在编译过程中,正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,并且在对象进入和离开方法的边界处添加类型检查和类型转换的方法。也就是说,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。

    4. 泛型的使用

    泛型有三种使用方式,分别为:泛型类、泛型接口、泛型方法

    4.3 泛型类

    泛型类型用于类的定义中,被称为泛型类。通过泛型可以完成对一组类的操作对外开放相同的接口。最典型的就是各种容器类,如:List、Set、Map。

    泛型类的最基本写法(这么看可能会有点晕,会在下面的例子中详解):

    class 类名称 <泛型标识:可以随便写任意标识号,标识指定的泛型的类型>{
      private 泛型标识 /*(成员变量类型)*/ var; 
      .....
    
      }
    }
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    一个最普通的泛型类:

    //此处T可以随便写为任意标识,常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
    //在实例化泛型类时,必须指定T的具体类型
    public class Generic<T>{ 
        //key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定  
        private T key;
    
        public Generic(T key) { //泛型构造方法形参key的类型也为T,T的类型由外部指定
            this.key = key;
        }
    
        public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T,T的类型由外部指定
            return key;
        }
    }
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    //泛型的类型参数只能是类类型(包括自定义类),不能是简单类型
    //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同,即为Integer.
    Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);
    
    //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同,即为String.
    Generic<String> genericString = new Generic<String>("key_vlaue");
    Log.d("泛型测试","key is " + genericInteger.getKey());
    Log.d("泛型测试","key is " + genericString.getKey());
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    12-27 09:20:04.432 13063-13063/? D/泛型测试: key is 123456
    12-27 09:20:04.432 13063-13063/? D/泛型测试: key is key_vlaue
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    定义的泛型类,就一定要传入泛型类型实参么?并不是这样,在使用泛型的时候如果传入泛型实参,则会根据传入的泛型实参做相应的限制,此时泛型才会起到本应起到的限制作用。如果不传入泛型类型实参的话,在泛型类中使用泛型的方法或成员变量定义的类型可以为任何的类型。

    看一个例子:

    Generic generic = new Generic("111111");
    Generic generic1 = new Generic(4444);
    Generic generic2 = new Generic(55.55);
    Generic generic3 = new Generic(false);
    
    Log.d("泛型测试","key is " + generic.getKey());
    Log.d("泛型测试","key is " + generic1.getKey());
    Log.d("泛型测试","key is " + generic2.getKey());
    Log.d("泛型测试","key is " + generic3.getKey());
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    D/泛型测试: key is 111111
    D/泛型测试: key is 4444
    D/泛型测试: key is 55.55
    D/泛型测试: key is false
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    注意:

      1. 泛型的类型参数只能是类类型,不能是简单类型。
      1. 不能对确切的泛型类型使用instanceof操作。如下面的操作是非法的,编译时会出错。

        if(ex_num instanceof Generic<Number>){   
        } 
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    4.4 泛型接口

    泛型接口与泛型类的定义及使用基本相同。泛型接口常被用在各种类的生产器中,可以看一个例子:

    //定义一个泛型接口
    public interface Generator<T> {
        public T next();
    }
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    当实现泛型接口的类,未传入泛型实参时:

    /**
     * 未传入泛型实参时,与泛型类的定义相同,在声明类的时候,需将泛型的声明也一起加到类中
     * 即:class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
     * 如果不声明泛型,如:class FruitGenerator implements Generator<T>,编译器会报错:"Unknown class"
     */
    class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
        @Override
        public T next() {
            return null;
        }
    }
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    当实现泛型接口的类,传入泛型实参时:

    /**
     * 传入泛型实参时:
     * 定义一个生产器实现这个接口,虽然我们只创建了一个泛型接口Generator<T>
     * 但是我们可以为T传入无数个实参,形成无数种类型的Generator接口。
     * 在实现类实现泛型接口时,如已将泛型类型传入实参类型,则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型
     * 即:Generator<T>,public T next();中的的T都要替换成传入的String类型。
     */
    public class FruitGenerator implements Generator<String> {
    
        private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};
    
        @Override
        public String next() {
            Random rand = new Random();
            return fruits[rand.nextInt(3)];
        }
    }
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    4.5 泛型通配符

    我们知道IngeterNumber的一个子类,同时在特性章节中我们也验证过Generic<Ingeter>Generic<Number>实际上是相同的一种基本类型。那么问题来了,在使用Generic<Number>作为形参的方法中,能否使用Generic<Ingeter>的实例传入呢?在逻辑上类似于Generic<Number>Generic<Ingeter>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?

    为了弄清楚这个问题,我们使用Generic<T>这个泛型类继续看下面的例子:

    public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }
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    Generic<Integer> gInteger = new Generic<Integer>(123);
    Generic<Number> gNumber = new Generic<Number>(456);
    
    showKeyValue(gNumber);
    
    // showKeyValue这个方法编译器会为我们报错:Generic<java.lang.Integer> 
    // cannot be applied to Generic<java.lang.Number>
    // showKeyValue(gInteger);
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    通过提示信息我们可以看到Generic<Integer>不能被看作为`Generic<Number>的子类。由此可以看出:同一种泛型可以对应多个版本(因为参数类型是不确定的),不同版本的泛型类实例是不兼容的

    回到上面的例子,如何解决上面的问题?总不能为了定义一个新的方法来处理Generic<Integer>类型的类,这显然与java中的多台理念相违背。因此我们需要一个在逻辑上可以表示同时Generic<Integer>Generic<Number>父类的引用类型。由此类型通配符应运而生。

    我们可以将上面的方法改一下:

    public void showKeyValue1(Generic<?> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }
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    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 。重要说三遍!此处’?’是类型实参,而不是类型形参 ! 此处’?’是类型实参,而不是类型形参 !再直白点的意思就是,此处的?和Number、String、Integer一样都是一种实际的类型,可以把?看成所有类型的父类。是一种真实的类型。

    可以解决当具体类型不确定的时候,这个通配符就是 ?  ;当操作类型时,不需要使用类型的具体功能时,只使用Object类中的功能。那么可以用 ? 通配符来表未知类型。

    4.6 泛型方法

    在java中,泛型类的定义非常简单,但是泛型方法就比较复杂了。

    尤其是我们见到的大多数泛型类中的成员方法也都使用了泛型,有的甚至泛型类中也包含着泛型方法,这样在初学者中非常容易将泛型方法理解错了。

    泛型类,是在实例化类的时候指明泛型的具体类型;泛型方法,是在调用方法的时候指明泛型的具体类型 。

    /**
     * 泛型方法的基本介绍
     * @param tClass 传入的泛型实参
     * @return T 返回值为T类型
     * 说明:
     *     1)public 与 返回值中间<T>非常重要,可以理解为声明此方法为泛型方法。
     *     2)只有声明了<T>的方法才是泛型方法,泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。
     *     3)<T>表明该方法将使用泛型类型T,此时才可以在方法中使用泛型类型T。
     *     4)与泛型类的定义一样,此处T可以随便写为任意标识,常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型。
     */
    public <T> T genericMethod(Class<T> tClass)throws InstantiationException ,
      IllegalAccessException{
            T instance = tClass.newInstance();
            return instance;
    }
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    Object obj = genericMethod(Class.forName("com.test.test"));
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    4.6.1 泛型方法的基本用法

    光看上面的例子有的同学可能依然会非常迷糊,我们再通过一个例子,把我泛型方法再总结一下。

    public class GenericTest {
       //这个类是个泛型类,在上面已经介绍过
       public class Generic<T>{     
            private T key;
    
            public Generic(T key) {
                this.key = key;
            }
    
            //我想说的其实是这个,虽然在方法中使用了泛型,但是这并不是一个泛型方法。
            //这只是类中一个普通的成员方法,只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。
            //所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。
            public T getKey(){
                return key;
            }
    
            /**
             * 这个方法显然是有问题的,在编译器会给我们提示这样的错误信息"cannot reslove symbol E"
             * 因为在类的声明中并未声明泛型E,所以在使用E做形参和返回值类型时,编译器会无法识别。
            public E setKey(E key){
                 this.key = keu
            }
            */
        }
    
        /** 
         * 这才是一个真正的泛型方法。
         * 首先在public与返回值之间的<T>必不可少,这表明这是一个泛型方法,并且声明了一个泛型T
         * 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置.
         * 泛型的数量也可以为任意多个 
         *    如:public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){
         *        ...
         *        }
         */
        public <T> T showKeyName(Generic<T> container){
            System.out.println("container key :" + container.getKey());
            //当然这个例子举的不太合适,只是为了说明泛型方法的特性。
            T test = container.getKey();
            return test;
        }
    
        //这也不是一个泛型方法,这就是一个普通的方法,只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。
        public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
            Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
        }
    
        //这也不是一个泛型方法,这也是一个普通的方法,只不过使用了泛型通配符?
        //同时这也印证了泛型通配符章节所描述的,?是一种类型实参,可以看做为Number等所有类的父类
        public void showKeyValue2(Generic<?> obj){
            Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
        }
    
         /**
         * 这个方法是有问题的,编译器会为我们提示错误信息:"UnKnown class 'E' "
         * 虽然我们声明了<T>,也表明了这是一个可以处理泛型的类型的泛型方法。
         * 但是只声明了泛型类型T,并未声明泛型类型E,因此编译器并不知道该如何处理E这个类型。
        public <T> T showKeyName(Generic<E> container){
            ...
        }  
        */
    
        /**
         * 这个方法也是有问题的,编译器会为我们提示错误信息:"UnKnown class 'T' "
         * 对于编译器来说T这个类型并未项目中声明过,因此编译也不知道该如何编译这个类。
         * 所以这也不是一个正确的泛型方法声明。
        public void showkey(T genericObj){
    
        }
        */
    
        public static void main(String[] args) {
    
    
        }
    }
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    4.6.2 类中的泛型方法

    当然这并不是泛型方法的全部,泛型方法可以出现杂任何地方和任何场景中使用。但是有一种情况是非常特殊的,当泛型方法出现在泛型类中时,我们再通过一个例子看一下

    public class GenericFruit {
        class Fruit{
            @Override
            public String toString() {
                return "fruit";
            }
        }
    
        class Apple extends Fruit{
            @Override
            public String toString() {
                return "apple";
            }
        }
    
        class Person{
            @Override
            public String toString() {
                return "Person";
            }
        }
    
        class GenerateTest<T>{
            public void show_1(T t){
                System.out.println(t.toString());
            }
    
            //在泛型类中声明了一个泛型方法,使用泛型E,这种泛型E可以为任意类型。可以类型与T相同,也可以不同。
            //由于泛型方法在声明的时候会声明泛型<E>,因此即使在泛型类中并未声明泛型,编译器也能够正确识别泛型方法中识别的泛型。
            public <E> void show_3(E t){
                System.out.println(t.toString());
            }
    
            //在泛型类中声明了一个泛型方法,使用泛型T,注意这个T是一种全新的类型,可以与泛型类中声明的T不是同一种类型。
            public <T> void show_2(T t){
                System.out.println(t.toString());
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Apple apple = new Apple();
            Person person = new Person();
    
            GenerateTest<Fruit> generateTest = new GenerateTest<Fruit>();
            //apple是Fruit的子类,所以这里可以
            generateTest.show_1(apple);
            //编译器会报错,因为泛型类型实参指定的是Fruit,而传入的实参类是Person
            //generateTest.show_1(person);
    
            //使用这两个方法都可以成功
            generateTest.show_2(apple);
            generateTest.show_2(person);
    
            //使用这两个方法也都可以成功
            generateTest.show_3(apple);
            generateTest.show_3(person);
        }
    }
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    4.6.3 泛型方法与可变参数

    再看一个泛型方法和可变参数的例子:

    public <T> void printMsg( T... args){
        for(T t : args){
            Log.d("泛型测试","t is " + t);
        }
    }
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    printMsg("111",222,"aaaa","2323.4",55.55);
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    4.6.4 静态方法与泛型

    静态方法有一种情况需要注意一下,那就是在类中的静态方法使用泛型:静态方法无法访问类上定义的泛型;如果静态方法操作的引用数据类型不确定的时候,必须要将泛型定义在方法上。

    即:如果静态方法要使用泛型的话,必须将静态方法也定义成泛型方法 。

    public class StaticGenerator<T> {
        ....
        ....
        /**
         * 如果在类中定义使用泛型的静态方法,需要添加额外的泛型声明(将这个方法定义成泛型方法)
         * 即使静态方法要使用泛型类中已经声明过的泛型也不可以。
         * 如:public static void show(T t){..},此时编译器会提示错误信息:
              "StaticGenerator cannot be refrenced from static context"
         */
        public static <T> void show(T t){
    
        }
    }
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    4.6.5 泛型方法总结

    泛型方法能使方法独立于类而产生变化,以下是一个基本的指导原则:

    无论何时,如果你能做到,你就该尽量使用泛型方法。也就是说,如果使用泛型方法将整个类泛型化,那么就应该使用泛型方法。另外对于一个static的方法而已,无法访问泛型类型的参数。所以如果static方法要使用泛型能力,就必须使其成为泛型方法。

    4.6 泛型上下边界

    在使用泛型的时候,我们还可以为传入的泛型类型实参进行上下边界的限制,如:类型实参只准传入某种类型的父类或某种类型的子类。

    • 为泛型添加上边界,即传入的类型实参必须是指定类型的子类型

    public void showKeyValue1(Generic<? extends Number> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }
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    Generic<String> generic1 = new Generic<String>("11111");
    Generic<Integer> generic2 = new Generic<Integer>(2222);
    Generic<Float> generic3 = new Generic<Float>(2.4f);
    Generic<Double> generic4 = new Generic<Double>(2.56);
    
    //这一行代码编译器会提示错误,因为String类型并不是Number类型的子类
    //showKeyValue1(generic1);
    
    showKeyValue1(generic2);
    showKeyValue1(generic3);
    showKeyValue1(generic4);
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    如果我们把泛型类的定义也改一下:

    public class Generic<T extends Number>{
        private T key;
    
        public Generic(T key) {
            this.key = key;
        }
    
        public T getKey(){
            return key;
        }
    }
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    //这一行代码也会报错,因为String不是Number的子类
    Generic<String> generic1 = new Generic<String>("11111");
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    再来一个泛型方法的例子:

    //在泛型方法中添加上下边界限制的时候,必须在权限声明与返回值之间的<T>上添加上下边界,即在泛型声明的时候添加
    //public <T> T showKeyName(Generic<T extends Number> container),编译器会报错:"Unexpected bound"
    public <T extends Number> T showKeyName(Generic<T> container){
        System.out.println("container key :" + container.getKey());
        T test = container.getKey();
        return test;
    }
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    通过上面的两个例子可以看出:泛型的上下边界添加,必须与泛型的声明在一起 。

    4.7 关于泛型数组要提一下

    看到了很多文章中都会提起泛型数组,经过查看sun的说明文档,在java中是”不能创建一个确切的泛型类型的数组”的。

    也就是说下面的这个例子是不可以的:

    List<String>[] ls = new ArrayList<String>[10];  
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    而使用通配符创建泛型数组是可以的,如下面这个例子:

    List<?>[] ls = new ArrayList<?>[10];  
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    这样也是可以的:

    List<String>[] ls = new ArrayList[10];
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    下面使用Sun的一篇文档的一个例子来说明这个问题:

    List<String>[] lsa = new List<String>[10]; // Not really allowed.    
    Object o = lsa;    
    Object[] oa = (Object[]) o;    
    List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();    
    li.add(new Integer(3));    
    oa[1] = li; // Unsound, but passes run time store check    
    String s = lsa[1].get(0); // Run-time error: ClassCastException.
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    这种情况下,由于JVM泛型的擦除机制,在运行时JVM是不知道泛型信息的,所以可以给oa[1]赋上一个ArrayList而不会出现异常,但是在取出数据的时候却要做一次类型转换,所以就会出现ClassCastException,如果可以进行泛型数组的声明,上面说的这种情况在编译期将不会出现任何的警告和错误,只有在运行时才会出错。

    而对泛型数组的声明进行限制,对于这样的情况,可以在编译期提示代码有类型安全问题,比没有任何提示要强很多。

    下面采用通配符的方式是被允许的:数组的类型不可以是类型变量,除非是采用通配符的方式,因为对于通配符的方式,最后取出数据是要做显式的类型转换的。

    List<?>[] lsa = new List<?>[10]; // OK, array of unbounded wildcard type.    
    Object o = lsa;    
    Object[] oa = (Object[]) o;    
    List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();    
    li.add(new Integer(3));    
    oa[1] = li; // Correct.    
    Integer i = (Integer) lsa[1].get(0); // OK 
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    5. 最后

    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。

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  • 本文参考java 泛型详解、Java中的泛型方法、 java泛型详解 1. 概述泛型在java中有很重要的地位,在面向对象编程及各种设计模式中有非常广泛的应用。什么是泛型?为什么要使用泛型? 泛型,即“参数化类型”。一...

    对java的泛型特性的了解仅限于表面的浅浅一层,直到在学习设计模式时发现有不了解的用法,才想起详细的记录一下。

    本文参考java 泛型详解Java中的泛型方法、 java泛型详解

    1. 概述

    泛型在java中有很重要的地位,在面向对象编程及各种设计模式中有非常广泛的应用。

    什么是泛型?为什么要使用泛型?

    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)。

    泛型的本质是为了参数化类型(在不创建新的类型的情况下,通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型)。也就是说在泛型使用过程中,操作的数据类型被指定为一个参数,这种参数类型可以用在类、接口和方法中,分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

    2. 一个栗子

    一个被举了无数次的例子:

    List arrayList = new ArrayList();
    arrayList.add("aaaa");
    arrayList.add(100);
    
    for(int i = 0; i< arrayList.size();i++){
        String item = (String)arrayList.get(i);
        Log.d("泛型测试","item = " + item);
    }

    毫无疑问,程序的运行结果会以崩溃结束:

    java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String

    ArrayList可以存放任意类型,例子中添加了一个String类型,添加了一个Integer类型,再使用时都以String的方式使用,因此程序崩溃了。为了解决类似这样的问题(在编译阶段就可以解决),泛型应运而生。

    我们将第一行声明初始化list的代码更改一下,编译器会在编译阶段就能够帮我们发现类似这样的问题。

    List<String> arrayList = new ArrayList<String>();
    ...
    //arrayList.add(100); 在编译阶段,编译器就会报错

    3. 特性

    泛型只在编译阶段有效。看下面的代码:

    List<String> stringArrayList = new ArrayList<String>();
    List<Integer> integerArrayList = new ArrayList<Integer>();
    
    Class classStringArrayList = stringArrayList.getClass();
    Class classIntegerArrayList = integerArrayList.getClass();
    
    if(classStringArrayList.equals(classIntegerArrayList)){
        Log.d("泛型测试","类型相同");
    }

    输出结果:D/泛型测试: 类型相同

    通过上面的例子可以证明,在编译之后程序会采取去泛型化的措施。也就是说Java中的泛型,只在编译阶段有效。在编译过程中,正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,并且在对象进入和离开方法的边界处添加类型检查和类型转换的方法。也就是说,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。

    4. 泛型的使用

    泛型有三种使用方式,分别为:泛型类、泛型接口、泛型方法

    4.3 泛型类

    泛型类型用于类的定义中,被称为泛型类。通过泛型可以完成对一组类的操作对外开放相同的接口。最典型的就是各种容器类,如:List、Set、Map。

    泛型类的最基本写法(这么看可能会有点晕,会在下面的例子中详解):

    class 类名称 <泛型标识:可以随便写任意标识号,标识指定的泛型的类型>{
      private 泛型标识 /*(成员变量类型)*/ var; 
      .....
    
      }
    }

    一个最普通的泛型类:

    //此处T可以随便写为任意标识,常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
    //在实例化泛型类时,必须指定T的具体类型
    public class Generic<T>{ 
        //key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定  
        private T key;
    
        public Generic(T key) { //泛型构造方法形参key的类型也为T,T的类型由外部指定
            this.key = key;
        }
    
        public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T,T的类型由外部指定
            return key;
        }
    }
    //泛型的类型参数只能是类类型(包括自定义类),不能是简单类型
    //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同,即为Integer.
    Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);
    
    //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同,即为String.
    Generic<String> genericString = new Generic<String>("key_vlaue");
    Log.d("泛型测试","key is " + genericInteger.getKey());
    Log.d("泛型测试","key is " + genericString.getKey());
    12-27 09:20:04.432 13063-13063/? D/泛型测试: key is 123456
    12-27 09:20:04.432 13063-13063/? D/泛型测试: key is key_vlaue

    定义的泛型类,就一定要传入泛型类型实参么?并不是这样,在使用泛型的时候如果传入泛型实参,则会根据传入的泛型实参做相应的限制,此时泛型才会起到本应起到的限制作用。如果不传入泛型类型实参的话,在泛型类中使用泛型的方法或成员变量定义的类型可以为任何的类型。

    看一个例子:

    Generic generic = new Generic("111111");
    Generic generic1 = new Generic(4444);
    Generic generic2 = new Generic(55.55);
    Generic generic3 = new Generic(false);
    
    Log.d("泛型测试","key is " + generic.getKey());
    Log.d("泛型测试","key is " + generic1.getKey());
    Log.d("泛型测试","key is " + generic2.getKey());
    Log.d("泛型测试","key is " + generic3.getKey());
    D/泛型测试: key is 111111
    D/泛型测试: key is 4444
    D/泛型测试: key is 55.55
    D/泛型测试: key is false

    注意:

      1. 泛型的类型参数只能是类类型,不能是简单类型。
      1. 不能对确切的泛型类型使用instanceof操作。如下面的操作是非法的,编译时会出错。

        if(ex_num instanceof Generic<Number>){   
        } 

    4.4 泛型接口

    泛型接口与泛型类的定义及使用基本相同。泛型接口常被用在各种类的生产器中,可以看一个例子:

    //定义一个泛型接口
    public interface Generator<T> {
        public T next();
    }

    当实现泛型接口的类,未传入泛型实参时:

    /**
     * 未传入泛型实参时,与泛型类的定义相同,在声明类的时候,需将泛型的声明也一起加到类中
     * 即:class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
     * 如果不声明泛型,如:class FruitGenerator implements Generator<T>,编译器会报错:"Unknown class"
     */
    class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
        @Override
        public T next() {
            return null;
        }
    }

    当实现泛型接口的类,传入泛型实参时:

    /**
     * 传入泛型实参时:
     * 定义一个生产器实现这个接口,虽然我们只创建了一个泛型接口Generator<T>
     * 但是我们可以为T传入无数个实参,形成无数种类型的Generator接口。
     * 在实现类实现泛型接口时,如已将泛型类型传入实参类型,则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型
     * 即:Generator<T>,public T next();中的的T都要替换成传入的String类型。
     */
    public class FruitGenerator implements Generator<String> {
    
        private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};
    
        @Override
        public String next() {
            Random rand = new Random();
            return fruits[rand.nextInt(3)];
        }
    }

    4.5 泛型通配符

    我们知道IngeterNumber的一个子类,同时在特性章节中我们也验证过Generic<Ingeter>Generic<Number>实际上是相同的一种基本类型。那么问题来了,在使用Generic<Number>作为形参的方法中,能否使用Generic<Ingeter>的实例传入呢?在逻辑上类似于Generic<Number>Generic<Ingeter>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?

    为了弄清楚这个问题,我们使用Generic<T>这个泛型类继续看下面的例子:

    public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }
    Generic<Integer> gInteger = new Generic<Integer>(123);
    Generic<Number> gNumber = new Generic<Number>(456);
    
    showKeyValue(gNumber);
    
    // showKeyValue这个方法编译器会为我们报错:Generic<java.lang.Integer> 
    // cannot be applied to Generic<java.lang.Number>
    // showKeyValue(gInteger);

    通过提示信息我们可以看到Generic<Integer>不能被看作为`Generic<Number>的子类。由此可以看出:同一种泛型可以对应多个版本(因为参数类型是不确定的),不同版本的泛型类实例是不兼容的

    回到上面的例子,如何解决上面的问题?总不能为了定义一个新的方法来处理Generic<Integer>类型的类,这显然与java中的多台理念相违背。因此我们需要一个在逻辑上可以表示同时Generic<Integer>Generic<Number>父类的引用类型。由此类型通配符应运而生。

    我们可以将上面的方法改一下:

    public void showKeyValue1(Generic<?> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }

    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 。重要说三遍!此处’?’是类型实参,而不是类型形参此处’?’是类型实参,而不是类型形参 !再直白点的意思就是,此处的?和Number、String、Integer一样都是一种实际的类型,可以把?看成所有类型的父类。是一种真实的类型。

    可以解决当具体类型不确定的时候,这个通配符就是 ?  ;当操作类型时,不需要使用类型的具体功能时,只使用Object类中的功能。那么可以用 ? 通配符来表未知类型。

    4.6 泛型方法

    在java中,泛型类的定义非常简单,但是泛型方法就比较复杂了。

    尤其是我们见到的大多数泛型类中的成员方法也都使用了泛型,有的甚至泛型类中也包含着泛型方法,这样在初学者中非常容易将泛型方法理解错了。

    泛型类,是在实例化类的时候指明泛型的具体类型;泛型方法,是在调用方法的时候指明泛型的具体类型

    /**
     * 泛型方法的基本介绍
     * @param tClass 传入的泛型实参
     * @return T 返回值为T类型
     * 说明:
     *     1)public 与 返回值中间<T>非常重要,可以理解为声明此方法为泛型方法。
     *     2)只有声明了<T>的方法才是泛型方法,泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。
     *     3)<T>表明该方法将使用泛型类型T,此时才可以在方法中使用泛型类型T。
     *     4)与泛型类的定义一样,此处T可以随便写为任意标识,常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型。
     */
    public <T> T genericMethod(Class<T> tClass)throws InstantiationException ,
      IllegalAccessException{
            T instance = tClass.newInstance();
            return instance;
    }
    Object obj = genericMethod(Class.forName("com.test.test"));

    4.6.1 泛型方法的基本用法

    光看上面的例子有的同学可能依然会非常迷糊,我们再通过一个例子,把我泛型方法再总结一下。

    public class GenericTest {
       //这个类是个泛型类,在上面已经介绍过
       public class Generic<T>{     
            private T key;
    
            public Generic(T key) {
                this.key = key;
            }
    
            //我想说的其实是这个,虽然在方法中使用了泛型,但是这并不是一个泛型方法。
            //这只是类中一个普通的成员方法,只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。
            //所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。
            public T getKey(){
                return key;
            }
    
            /**
             * 这个方法显然是有问题的,在编译器会给我们提示这样的错误信息"cannot reslove symbol E"
             * 因为在类的声明中并未声明泛型E,所以在使用E做形参和返回值类型时,编译器会无法识别。
            public E setKey(E key){
                 this.key = keu
            }
            */
        }
    
        /** 
         * 这才是一个真正的泛型方法。
         * 首先在public与返回值之间的<T>必不可少,这表明这是一个泛型方法,并且声明了一个泛型T
         * 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置.
         * 泛型的数量也可以为任意多个 
         *    如:public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){
         *        ...
         *        }
         */
        public <T> T showKeyName(Generic<T> container){
            System.out.println("container key :" + container.getKey());
            //当然这个例子举的不太合适,只是为了说明泛型方法的特性。
            T test = container.getKey();
            return test;
        }
    
        //这也不是一个泛型方法,这就是一个普通的方法,只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。
        public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
            Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
        }
    
        //这也不是一个泛型方法,这也是一个普通的方法,只不过使用了泛型通配符?
        //同时这也印证了泛型通配符章节所描述的,?是一种类型实参,可以看做为Number等所有类的父类
        public void showKeyValue2(Generic<?> obj){
            Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
        }
    
         /**
         * 这个方法是有问题的,编译器会为我们提示错误信息:"UnKnown class 'E' "
         * 虽然我们声明了<T>,也表明了这是一个可以处理泛型的类型的泛型方法。
         * 但是只声明了泛型类型T,并未声明泛型类型E,因此编译器并不知道该如何处理E这个类型。
        public <T> T showKeyName(Generic<E> container){
            ...
        }  
        */
    
        /**
         * 这个方法也是有问题的,编译器会为我们提示错误信息:"UnKnown class 'T' "
         * 对于编译器来说T这个类型并未项目中声明过,因此编译也不知道该如何编译这个类。
         * 所以这也不是一个正确的泛型方法声明。
        public void showkey(T genericObj){
    
        }
        */
    
        public static void main(String[] args) {
    
    
        }
    }

    4.6.2 类中的泛型方法

    当然这并不是泛型方法的全部,泛型方法可以出现杂任何地方和任何场景中使用。但是有一种情况是非常特殊的,当泛型方法出现在泛型类中时,我们再通过一个例子看一下

    public class GenericFruit {
        class Fruit{
            @Override
            public String toString() {
                return "fruit";
            }
        }
    
        class Apple extends Fruit{
            @Override
            public String toString() {
                return "apple";
            }
        }
    
        class Person{
            @Override
            public String toString() {
                return "Person";
            }
        }
    
        class GenerateTest<T>{
            public void show_1(T t){
                System.out.println(t.toString());
            }
    
            //在泛型类中声明了一个泛型方法,使用泛型E,这种泛型E可以为任意类型。可以类型与T相同,也可以不同。
            //由于泛型方法在声明的时候会声明泛型<E>,因此即使在泛型类中并未声明泛型,编译器也能够正确识别泛型方法中识别的泛型。
            public <E> void show_3(E t){
                System.out.println(t.toString());
            }
    
            //在泛型类中声明了一个泛型方法,使用泛型T,注意这个T是一种全新的类型,可以与泛型类中声明的T不是同一种类型。
            public <T> void show_2(T t){
                System.out.println(t.toString());
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            Apple apple = new Apple();
            Person person = new Person();
    
            GenerateTest<Fruit> generateTest = new GenerateTest<Fruit>();
            //apple是Fruit的子类,所以这里可以
            generateTest.show_1(apple);
            //编译器会报错,因为泛型类型实参指定的是Fruit,而传入的实参类是Person
            //generateTest.show_1(person);
    
            //使用这两个方法都可以成功
            generateTest.show_2(apple);
            generateTest.show_2(person);
    
            //使用这两个方法也都可以成功
            generateTest.show_3(apple);
            generateTest.show_3(person);
        }
    }

    4.6.3 泛型方法与可变参数

    再看一个泛型方法和可变参数的例子:

    public <T> void printMsg( T... args){
        for(T t : args){
            Log.d("泛型测试","t is " + t);
        }
    }
    printMsg("111",222,"aaaa","2323.4",55.55);

    4.6.4 静态方法与泛型

    静态方法有一种情况需要注意一下,那就是在类中的静态方法使用泛型:静态方法无法访问类上定义的泛型;如果静态方法操作的引用数据类型不确定的时候,必须要将泛型定义在方法上。

    即:如果静态方法要使用泛型的话,必须将静态方法也定义成泛型方法

    public class StaticGenerator<T> {
        ....
        ....
        /**
         * 如果在类中定义使用泛型的静态方法,需要添加额外的泛型声明(将这个方法定义成泛型方法)
         * 即使静态方法要使用泛型类中已经声明过的泛型也不可以。
         * 如:public static void show(T t){..},此时编译器会提示错误信息:
              "StaticGenerator cannot be refrenced from static context"
         */
        public static <T> void show(T t){
    
        }
    }

    4.6.5 泛型方法总结

    泛型方法能使方法独立于类而产生变化,以下是一个基本的指导原则:

    无论何时,如果你能做到,你就该尽量使用泛型方法。也就是说,如果使用泛型方法将整个类泛型化,那么就应该使用泛型方法。另外对于一个static的方法而已,无法访问泛型类型的参数。所以如果static方法要使用泛型能力,就必须使其成为泛型方法。

    4.6 泛型上下边界

    在使用泛型的时候,我们还可以为传入的泛型类型实参进行上下边界的限制,如:类型实参只准传入某种类型的父类或某种类型的子类。

    • 为泛型添加上边界,即传入的类型实参必须是指定类型的子类型

    public void showKeyValue1(Generic<? extends Number> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }
    Generic<String> generic1 = new Generic<String>("11111");
    Generic<Integer> generic2 = new Generic<Integer>(2222);
    Generic<Float> generic3 = new Generic<Float>(2.4f);
    Generic<Double> generic4 = new Generic<Double>(2.56);
    
    //这一行代码编译器会提示错误,因为String类型并不是Number类型的子类
    //showKeyValue1(generic1);
    
    showKeyValue1(generic2);
    showKeyValue1(generic3);
    showKeyValue1(generic4);

    如果我们把泛型类的定义也改一下:

    public class Generic<T extends Number>{
        private T key;
    
        public Generic(T key) {
            this.key = key;
        }
    
        public T getKey(){
            return key;
        }
    }
    //这一行代码也会报错,因为String不是Number的子类
    Generic<String> generic1 = new Generic<String>("11111");

    再来一个泛型方法的例子:

    //在泛型方法中添加上下边界限制的时候,必须在权限声明与返回值之间的<T>上添加上下边界,即在泛型声明的时候添加
    //public <T> T showKeyName(Generic<T extends Number> container),编译器会报错:"Unexpected bound"
    public <T extends Number> T showKeyName(Generic<T> container){
        System.out.println("container key :" + container.getKey());
        T test = container.getKey();
        return test;
    }

    通过上面的两个例子可以看出:泛型的上下边界添加,必须与泛型的声明在一起

    4.7 关于泛型数组要提一下

    看到了很多文章中都会提起泛型数组,经过查看sun的说明文档,在java中是”不能创建一个确切的泛型类型的数组”的。

    也就是说下面的这个例子是不可以的:

    List<String>[] ls = new ArrayList<String>[10];  

    而使用通配符创建泛型数组是可以的,如下面这个例子:

    List<?>[] ls = new ArrayList<?>[10];  

    这样也是可以的:

    List<String>[] ls = new ArrayList[10];

    下面使用Sun的一篇文档的一个例子来说明这个问题:

    List<String>[] lsa = new List<String>[10]; // Not really allowed.    
    Object o = lsa;    
    Object[] oa = (Object[]) o;    
    List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();    
    li.add(new Integer(3));    
    oa[1] = li; // Unsound, but passes run time store check    
    String s = lsa[1].get(0); // Run-time error: ClassCastException.

    这种情况下,由于JVM泛型的擦除机制,在运行时JVM是不知道泛型信息的,所以可以给oa[1]赋上一个ArrayList而不会出现异常,但是在取出数据的时候却要做一次类型转换,所以就会出现ClassCastException,如果可以进行泛型数组的声明,上面说的这种情况在编译期将不会出现任何的警告和错误,只有在运行时才会出错。

    而对泛型数组的声明进行限制,对于这样的情况,可以在编译期提示代码有类型安全问题,比没有任何提示要强很多。

    下面采用通配符的方式是被允许的:数组的类型不可以是类型变量,除非是采用通配符的方式,因为对于通配符的方式,最后取出数据是要做显式的类型转换的。

    List<?>[] lsa = new List<?>[10]; // OK, array of unbounded wildcard type.    
    Object o = lsa;    
    Object[] oa = (Object[]) o;    
    List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();    
    li.add(new Integer(3));    
    oa[1] = li; // Correct.    
    Integer i = (Integer) lsa[1].get(0); // OK 

    5. 最后

    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。

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