什么是Java的泛型

這篇文章主要介紹“什么是Java的泛型”，在日常操作中，相信很多人在什么是Java的泛型問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”什么是Java的泛型”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧！

最近技術(shù)交流群里，有朋友問：Object和泛型T有啥區(qū)別。回答完問題，不禁在想，面試在即，還有那么多朋友不了泛型?是時候給大家整理一篇泛型相關(guān)的文章了，一篇文章全面搞定泛型，讓大家再也不愁面試或?qū)嵺`中泛型相關(guān)的問題了。

什么是泛型

泛型是在JDK 5時就引入的新特性，也就是“參數(shù)化類型”，通俗來講就是將原來的具體類型通過參數(shù)化來定義，使用或調(diào)用時再傳入具體的類型(類型實參)。

泛型的本質(zhì)是為了參數(shù)化類型(在不創(chuàng)建新類型的前提下，通過泛型指定的不同類型來控制形參具體的類型)。在泛型使用過程中，操作的數(shù)據(jù)類型被指定為一個參數(shù)，這種參數(shù)類型可以用在類、接口和方法中，分別被稱為泛型類、泛型接口、泛型方法。

為什么使用泛型

未使用泛型時，可以通過Object來實現(xiàn)參數(shù)的“任意化”，但這樣做的缺點就是需要顯式的強制類型轉(zhuǎn)換，這就需要開發(fā)者知道實際的類型。

而強制類型轉(zhuǎn)換是會出現(xiàn)錯誤的，比如Object將實際類型為String，強轉(zhuǎn)成Integer。編譯期是不會提示錯誤的，而在運行時就會拋出異常，很明顯的安全隱患。

Java通過引入泛型機制，將上述的隱患提前到編譯期進行檢查，開發(fā)人員既可明確的知道實際類型，又可以通過編譯期的檢查提示錯誤，從而提升代碼的安全性和健壯性。

使用泛型前后的對比

拿一個經(jīng)典的例子來演示一下未使用泛型會出現(xiàn)的問題。

List list = new ArrayList(); list.add(1); list.add("zhuan2quan"); list.add("程序新視界");  for (int i = 0; i < list.size(); i++) {     String value = (String) list.get(i);     System.out.println("value=" + value); }

上述代碼在編譯器并不會報任何錯誤，但當(dāng)執(zhí)行時會拋出如下異常：

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

那么，是否可以在編譯器就解決這個問題，而不是在運行期拋出異常呢?泛型應(yīng)運而生。上述代碼通過泛型來寫之后，變成如下形式：

List<String> list = new ArrayList<>(); list.add(1); list.add("zhuan2quan"); list.add("程序新視界");  for (String value : list) {     System.out.println("value=" + value); }

可以看出，代碼變得更加清爽簡單，而且list.add(1)這行代碼在IDE中直接會提示錯誤信息：

Required type: String Provided: int

提示錯誤信息便是泛型對向List中添加的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了約束，只能是String類型。

泛型中通配符

在使用泛型時經(jīng)常會看到T、E、K、V這些通配符，它們代表著什么含義呢?

本質(zhì)上它們都是通配符，并沒有什么區(qū)別，換成A-Z之間的任何字母都可以。不過在開發(fā)者之間倒是有些不成文的約定：

• T (type) 表示具體的一個java類型;

• K V (key value) 分別代表java鍵值中的Key Value;

• E (element) 代表Element;

為什么Java的泛型是假泛型

為了做到向下兼容，Java中的泛型僅僅是一個語法糖，并不是C++那樣的真泛型。

還是上面的例子，在直接向泛型為String的List中添加int類型會提示錯誤：

List<String> list = new ArrayList<>(); list.add(1);

針對上述代碼，我們采用反射間接地調(diào)用add方法：

@Test public void test3() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {     List<Integer> list = new ArrayList<>();     list.add(1);     Method add = list.getClass().getMethod("add", Object.class);     add.invoke(list,"程序新視界");     System.out.println(list);     System.out.println(list.get(1)); }

執(zhí)行上述代碼，我們發(fā)現(xiàn)程序并沒有拋出異常，正常打印出入：

[1, 程序新視界] 程序新視界

原本只能裝入Integer的List，成功裝入了一個String類型的值。由此可見，所謂的泛型確實是假泛型。

同時，我們還可以通過字節(jié)碼來證明。拿上面使用了泛型的實例代碼，通過javap -c命令來看看字節(jié)碼：

Code:        0: new           #2                  // class java/util/ArrayList        3: dup        4: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."<init>":()V        7: astore_1        8: aload_1        9: ldc           #6                  // String zhuan2quan       11: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z       16: pop       17: aload_1       18: ldc           #7                  // String 程序新視界       20: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z       25: pop       26: aload_1       27: invokeinterface #18,  1           // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;       32: astore_2       33: aload_2       34: invokeinterface #19,  1           // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z       39: ifeq          80

從字節(jié)碼中可以看出，List.add方法本質(zhì)上就是一個Object。再次證明，Java的泛型僅僅在編譯期有效，在運行期則會被擦除，也就是說所有的泛型參數(shù)類型在編譯后都會被清除掉。這就是我們經(jīng)常說的類型擦除。

因此，也可以說：泛型類型在邏輯上看以看成是多個不同的類型，實際上都是相同的基本類型。

泛型的定義與使用

泛型有三類，分別為：泛型類、泛型接口、泛型方法。

在學(xué)習(xí)這三種類型的泛型使用場景之前，我們需要明確一個基本準則，那就是泛型的聲明通常都是通過<>配合大寫字母來定義的，比如。只不過不同類型，聲明的位置不同，使用的方式也有所不同。

泛型類

泛型類的語法形式：

class name<T1, T2, ..., Tn> { /* ... */ }

泛型類的聲明和非泛型類的聲明類似，只是在類名后面添加了類型參數(shù)聲明部分。由尖括號(<>)分隔的類型參數(shù)部分跟在類名后面。它指定類型參數(shù)(也稱為類型變量)T1，T2，...和  Tn。一般將泛型中的類名稱為原型，而將<>指定的參數(shù)稱為類型參數(shù)。

使用示例：

// T為任意標(biāo)識，比如用T、E、K、V等表示泛型 public class Foo<T> {      // 泛化的成員變量，T的類型由外部指定     private T info;      // 構(gòu)造方法類型為T，T的類型由外部指定     public Foo(T info){         this.info = info;     }      // 方法返回值類型為T，T的類型由外部指定     public T getInfo() {         return info;     }      public static void main(String[] args) {         // 實例化泛型類時，必須指定T的具體類型，這里為String。         // 傳入的實參類型需與泛型的類型參數(shù)類型相同，這里為String。         Foo<String> foo = new Foo<>("程序新視界");         System.out.println(foo.getInfo());     } }

當(dāng)然，上述示例中在使用泛型類時也可以不指定實際類型，語法上支持，那么此時與未定義泛型一樣，不推薦這種方式。

Foo foo11 = new Foo(1);

比如上述寫法，也是可行的，但時區(qū)了定義泛型的意義了。

泛型接口

泛型接口的聲明與泛型類一致，泛型接口語法形式：

public interface Context<T> {     T getContext(); }

泛型接口有兩種實現(xiàn)方式：子類明確聲明泛型類型和子類不明確聲明泛型類型。

先看子類明確聲明泛型類型的示例：

// 實現(xiàn)泛型接口時已傳入實參類型，則所有使用泛型的地方都要替換成傳入的實參類型 public class TomcatContext implements Context<String> {     @Override     public String getContext() {         return "Tomcat";     } }

子類不明確聲明泛型類型：

// 未傳入泛型實參時，與泛型類的定義相同，在聲明類的時候，需將泛型的聲明也一起加到類中 public class SpringContext<T> implements Context<T>{     @Override     public T getContext() {         return null;     } }

當(dāng)然，還有一種情況，就是我們把定義為泛型的類像前面講的一樣當(dāng)做普通類使用。

上面的示例中泛型參數(shù)都是一個，當(dāng)然也可以指定兩個或多個：

public interface GenericInterfaceSeveralTypes< T, R > {     R performAction( final T action ); }

多個泛型參數(shù)可以用逗號(,)進行分割。

泛型方法

泛型類是在實例化類時指明泛型的具體類型;泛型方法是在調(diào)用方法時指明泛型的具體類型。泛型方法可以是普通方法、靜態(tài)方法、抽象方法、final修飾的方法以及構(gòu)造方法。

泛型方法語法形式如下：

public <T> T func(T obj) {}

尖括號內(nèi)為類型參數(shù)列表，位于方法返回值T或void關(guān)鍵字之前。尖括號內(nèi)定義的T，可以用在方法的任何地方，比如參數(shù)、方法內(nèi)和返回值。

protected abstract<T, R> R performAction( final T action );   static<T, R> R performActionOn( final Collection< T > action ) {     final R result = ...;     // Implementation here     return result; }

上述實例中可以看出泛型方法同樣可以定義多個泛型類型。

再看一個示例代碼：

public class GenericsMethodDemo1 {      //1、public與返回值中間<T>，聲明此方法的泛型類型。     //2、只有聲明了<T>的方法才是泛型方法，泛型類中的使用了泛型的成員方法并不是泛型方法。     //3、<T>表明該方法將使用泛型類型T，此時才可以在方法中使用泛型類型T。     //4、T可以為任意標(biāo)識，如T、E、K、V等。     public static <T> T printClass(T obj) {         System.out.println(obj);         return obj;     }      public static void main(String[] args) {         printClass("abc");         printClass(123);     } }

需要注意的是，泛型方法與類是否是泛型無關(guān)。另外，靜態(tài)方法無法訪問類上定義的泛型;如果靜態(tài)方法操作的引用數(shù)據(jù)類型不確定的時候，必須要將泛型定義在方法上。

上述示例中如果GenericsMethodDemo1定義為GenericsMethodDemo1，則printClass方法是無法直接使用到類上的T的，只能像上面代碼那樣訪問自身定義的T。

泛型方法與普通方法區(qū)別

下面，我們對比一下泛型方法和非泛型方法的區(qū)別：

// 方法一 public T getKey(){     return key; }  // 方法二 public <T> T showKeyName(T t){     return t; }

其中方法一雖然使用了T這個泛型聲明，但它用的是泛型類中定義的變量，因此這個方法并不是泛型方法。而像方法二中通過兩個尖括號聲明了T，這個才是真正的泛型方法。

對于方法二，還有一種情況，那就是類中也聲明了T，那么該方法參數(shù)的T指的只是此方法的T，而并不是類的T。

泛型方法與可變參數(shù)

@SafeVarargs public final <T> void print(T... args){  for(T t : args){   System.out.println("t=" + t);  } }  public static void main(String[] args) {  GenericDemo2 demo2 = new GenericDemo2();  demo2.print("abc",123); }

print方法打印出可變參數(shù)args中的結(jié)果，而且可變參數(shù)可以傳遞不同的具體類型。

打印結(jié)果：

t=abc t=123

關(guān)于泛型方法總結(jié)一下就是：如果能使用泛型方法盡量使用泛型方法，這樣能將泛型所需到最需要的范圍內(nèi)。如果使用泛型類，則整個類都進行了泛化處理。

泛型通配符

類型通配符一般是使用?代替具體的類型實參(此處是類型實參，而不是類型形參)。當(dāng)操作類型時不需要使用類型的具體功能時，只使用Object類中的功能，那么可以用?通配符來表未知類型。例如List在邏輯上是List、List等所有List<具體類型實參>的父類。

/**  * 在使用List<Number>作為形參的方法中，不能使用List<Ingeter>的實例傳入，  * 也就是說不能把List<Integer>看作為List<Number>的子類；  */ public static void getNumberData(List<Number> data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }  /**  * 在使用List<String>作為形參的方法中，不能使用List<Number>的實例傳入;  */ public static void getStringData(List<String> data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }  /**  * 使用類型通配符可以表示同時是List<Integer>和List<Number>、List<String>的引用類型。  * 類型通配符一般是使用?代替具體的類型實參，注意此處是類型實參；  * 和Number、String、Integer一樣都是一種實際的類型，可以把？看成所有類型的父類。  */ public static void getData(List<?> data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }

上述三個方法中，getNumberData只能傳遞List類型的參數(shù)，getStringData只能傳遞List類型的參數(shù)。如果它們都只使用了Object類的功能，則可以通過getData方法的形式進行聲明，則同時支持各種類型。

上述這種類型的通配符也稱作無界通配符，有兩種應(yīng)用場景：

• 可以使用Object類中提供的功能來實現(xiàn)的方法。

• 使用不依賴于類型參數(shù)的泛型類中的方法。

在getData中使用了?作為通配符，但在某些場景下，需要對泛型類型實參進行上下邊界的限制。如：類型實參只準傳入某種類型的父類或某種類型的子類。

/**  * 類型通配符上限通過形如List來定義，如此定義就是通配符泛型值接受Number及其下層子類類型。  */ public static void getUperNumber(List<? extends Number> data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }

通過extends限制了通配符的上邊界，也就是只接受Number及其子類類型。接口的實現(xiàn)和類的集成都可以通過extends來表示。

而這里的Number也可以替換為T，表示該通配符所代表的類型是T類型的子類。

public static void getData(List<? extends T> data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }

與上界通配符示對照也有下界通配符：

public static void getData(List<? super Integer> data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }

下界通配符表示該通配符所代表的類型是T類型的父類。

泛型的限制

原始類型(比如：int,long,byte等)無法用于泛型，在使用的過程中需要通過它們的包裝類(比如：Integer, Long,  Byte等)來替代。

final List< Long > longs = new ArrayList<>(); final Set< Integer > integers = new HashSet<>();

當(dāng)然，在使用的過程中會涉及到自動拆箱和自動裝箱的操作：

final List< Long > longs = new ArrayList<>(); longs.add( 0L ); // 'long' 包裝為 'Long'   long value = longs.get( 0 ); // 'Long'解包'long'

泛型的類型推斷

當(dāng)引入泛型之后，每處用到泛型的地方都需要開發(fā)人員加入對應(yīng)的泛型類型，比如：

final Map<String, Collection<String>> map =     new HashMap<String, Collection<String>>();   for(final Map.Entry< String, Collection<String> > entry: map.entrySet()) { }

為了解決上述問題，在Java7中引入了運算符<>，編譯器可以推斷出該運算符所代表的原始類型。

因此，Java7及以后，泛型對象的創(chuàng)建變?yōu)槿缦滦问剑?/p>

final Map< String, Collection<String>> map = new HashMap<>();

到此，關(guān)于“什么是Java的泛型”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí)，快去試試吧！若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識，請繼續(xù)關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編會繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬嵱玫奈恼拢?/p>