Java泛型的基本定义和阐述

你的名字 2022-05-20 07:24 90阅读 0赞

泛型程序设计分为3个能力级别。基本级别是，仅仅使用泛型类型，比如典型的ArrayList这样的集合，不需要考虑它们的工作方式和原因。我们大多数的程序员都停留在这一级别上，直到出现了问题。当不同的泛型类混合在一起时，或是在与对类型参数一无所知的遗留的代码进行衔接时，可能会看到含糊不清的错误消息。如果是这样的话，我们就需要学习Java泛型来系统地解决这些问题，而不是胡乱猜测。

## 定义简单的泛型类 ##

Java 泛型是 JDK 5 中引入的一个新特性。泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

一个简单的泛型类就是具有一个或多个类型变量的类。对于这样的类，我们只关注泛型，而不会为数据存储的细节烦恼。

package pk;
    
    public class Pair<T> {
        
        private T first;
        private T second;
    
        public T getFirst() {
            return first;
        }
        public void setFirst(T first) {
            this.first = first;
        }
        public T getSecond() {
            return second;
        }
        public void setSecond(T second) {
            this.second = second;
        }
    }

Pair类引入了一个类型变量T，用尖括号括起来，并放在类名的后面。泛型类可以有多个类型变量。例如，可以在Pair类，其中第一个域和第二个域使用不同的类型：

public class Pair<T,U> {...}

类定义的类型变量可以指定方法返回类型以及域和局部变量的类型。例如：

private T first;

注：在我们使用Java时大家有没有发现，使用变量E表示的是集合元素类型，K和V则表示关键字与值的类型，T（U和S）表示任意类型。其实，我们可以把泛型类看作是普通类的工厂。

## 泛型方法 ##

泛型方法可以定义在普通类中，也可以定义在泛型类中。当调用一个泛型方法时，在方法名前的尖括号放入具体的类型：

package pk;
    
    public class ArrayAlg {
    
        public static <T> T getMiddle(T... a){
            return a[a.length / 2];
        }
    
        String middle = ArrayAlg.getMiddle("John","Q","Public");
    }

在大多数情况下，对于泛型方法的类型引用是没有问题的。不过偶尔，编译器会提示错误，比如说：

double middles = ArrayAlg.getMiddle(3.14,666,0);

![70][]

我们可以通过错误，查看2个类的超类：Number和Comparable接口，其本身也就是泛型类型。在这种情况下，我们可以把所有参数类型写为double值。

## 类型变量的限定 ##

有时候，类或方法需要对泛型变量加以约束。下面有一个经典的例子。我们要计算数组中最小的元素：

public static<T extends Comparable> T getMin(T[] a) {
            if(a == null && a.length == 0){
                return null;
            }
            T smallest = a[0];
            for(int i=1;i<a.length;i++){
                if(smallest.compareTo(a[i])>0) {
                    smallest = a[i];
                }
            }
            return smallest;
        }

通过对类型变量T设置了限定，才能使用compareTo，在这里大家有没有发现为什么是使用extends而不是implements呢？毕竟Comparable是一个接口。

T是绑定类型的子类型。T绑定的类型可以是类，也可以是接口。至于为什么要选择extends的原因是因为它更接近子类的概念，一个类型变量或通配符可以有多个限定，例如：

限定类型用&分隔，而逗号用来分隔类型变量。在Java继承中，可以根据需要拥有多个接口超类型，但限定中至多有一个类。如果用一个类作为限定，它必须是限定列表的第一个。

## 泛型代码和虚拟机 ##

虚拟机中没有泛型类型对象，所有对象都属于普通类。

### 类型擦除 ###

类型擦除可以理解为将泛型代码转换为普通代码。简单来说，类型参数只存在于编译期，在运行时，Java 的虚拟机 ( JVM ) 并不知道泛型的存在。无论什么时候创建一个泛型类型，都会自动提供一个相对应的原始类型。原始类型的名字就是删去类型参数的泛型类型名。擦除类型变量替换成限定类型（无限定类型用Object类型表示）。Pair<T>的原始类型如下：

package pk;
    
    public class Pair {
        private Object first;
        private Object second;
    
        public Pair(Object first, Object second) {
            this.first = first;
            this.second = second;
        }
    
        public Object getFirst() {
            return first;
        }
    
        public void setFirst(Object first) {
            this.first = first;
        }
    
        public Object getSecond() {
            return second;
        }
    
        public void setSecond(Object second) {
            this.second = second;
        }
    }

因为T是无限定的变量，用Object替换。如果指定了上限如 <T extends String> 则类型参数就被替换成类型上限。如果大家想深入了解类型擦除，可以看看[这篇博客][Link 1]，我觉得写的挺不错的。

### 翻译泛型表达式 ###

其实就是表达式前面自动加上强制类型转换而已。当程序调用泛型方法时，如果擦除返回类型，编译器插入强制类型转换。例如，下面的代码示例：

Pair<Emploee> buddies = ...;
    Emploee emploee = buddies.getFirst();

擦除getFirst的返回类型后将返回Object类型，编译器自动插入Emploee的强制类型转换。也就是说编译器把这个方法调用翻译成两条虚拟机命令：

*  对原始方法Pair.getFirst方法的调用
 *  将返回的Object类型转换成Emploee类型

### 翻译泛型方法 ###

类型擦除后，可能产生方法冲突的问题，但是Java编译器会帮你解决的。桥方法：在一个方法覆盖另外一个方法时就可以指定一个更严格的返回类型。例如：

package pk;
    
    public class Emploee implements Cloneable {
    
    //    @Override
    //    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    //        return super.clone();
    //    }
    
        public  Emploee clone() throws CloneNotSupportedException {
            //...
            return null;
        }
    
    }

现在Emploee类有两个克隆的方法：

Emploee.clone();
    Object.clone();

合成的桥方法调用了新定义的方法。总而言之，我们需要注意Java泛型的转换：

*  虚拟机中没有泛型，只有普通的类和方法。
 *  在编译阶段，所有泛型类的类型参数都会被Object或者它们的限定边界来替换。
 *  在继承泛型类型的时候，桥方法被合成来保持多态。
 *  为保持类型的安全性，必要时插入强制类型转换。

### 调用遗留代码 ###

就是允许泛型代码和遗留代码之间能够互相进行操作而已。

\-------------------------------明天与意外你永远不知道谁先到，我们要做的就是好好的生活下去。-------------------------------

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[Link 1]: https://blog.csdn.net/briblue/article/details/76736356