Java泛型详解，通俗易懂只需5分钟

女爷i 2022-05-22 02:39 119阅读 0赞

我们知道，使用变量之前要定义，定义一个变量时必须要指明它的数据类型，什么样的数据类型赋给什么样的值。  
  
假如我们现在要定义一个类来表示坐标，要求坐标的数据类型可以是整数、小数和字符串，例如：

· x = 10、y = 10

· x = 12.88、y = 129.65

· x = "东京180度"、y = "北纬210度"

针对不同的数据类型，除了借助方法重载，还可以借助自动装箱和向上转型。我们知道，基本数据类型可以自动装箱，被转换成对应的包装类；Object 是所有类的祖先类，任何一个类的实例都可以向上转型为 Object 类型，例如：

· int --> Integer --> Object

· double -->Double --> Object

· String --> Object

这样，只需要定义一个方法，就可以接收所有类型的数据。请看下面的代码：

1. **public****class** Demo \{

2. **public****static**voidmain(String\[\] args)\{

3.  Point p =**new**Point();

5.  p.setX(10);// int -> Integer -> Object

6.  p.setY(20);

7. int x =(Integer)p.getX();// 必须向下转型

8. int y =(Integer)p.getY();

9.  System.out.println("This point is："\+ x \+", "\+ y);

10.

11.  p.setX(25.4);// double -> Integer -> Object

12.  p.setY("东京180度");

13. double m =(Double)p.getX();// 必须向下转型

14. double n =(Double)p.getY();// 运行期间抛出异常

15.  System.out.println("This point is："\+ m \+", "\+ n);

16. \}

17. \}

18.

19. **class** Point\{

20.  Object x =0;

21.  Object y =0;

22.

23. **public** Object getX()\{

24. **return** x;

25. \}

26. **public**voidsetX(Object x)\{

27. **this**.x = x;

28. \}

29. **public** Object getY()\{

30. **return** y;

31. \}

32. **public**voidsetY(Object y)\{

33. **this**.y = y;

34. \}

35. \}

上面的代码中，生成坐标时不会有任何问题，但是取出坐标时，要向下转型，在[Java多态对象的类型转换][Java] 一文中我们讲到，向下转型存在着风险，而且编译期间不容易发现，只有在运行期间才会抛出异常，所以要尽量避免使用向下转型。运行上面的代码，第12行会抛出 java.lang.ClassCastException 异常。  
  
那么，有没有更好的办法，既可以不使用重载（有重复代码），又能把风险降到最低呢？  
  
有，可以使用泛型类(Java Class)，它可以接受任意类型的数据。所谓“泛型”，就是“宽泛的数据类型”，任意的数据类型。  
  
更改上面的代码，使用泛型类：

1. **public****class** Demo \{

2. **public****static**voidmain(String\[\] args)\{

3. // 实例化泛型类

4.  Point<Integer, Integer> p1 =**new** Point<Integer, Integer>();

5.  p1.setX(10);

6.  p1.setY(20);

7. int x = p1.getX();

8. int y = p1.getY();

9.  System.out.println("This point is："\+ x \+", "\+ y);

10.

11.  Point<Double, String> p2 =**new** Point<Double, String>();

12.  p2.setX(25.4);

13.  p2.setY("东京180度");

14. double m = p2.getX();

15.  String n = p2.getY();

16.  System.out.println("This point is："\+ m \+", "\+ n);

17. \}

18. \}

19.

20. // 定义泛型类

21. **class** Point<T1, T2>\{

22.  T1 x;

23.  T2 y;

24. **public** T1 getX()\{

25. **return** x;

26. \}

27. **public**voidsetX(T1 x)\{

28. **this**.x = x;

29. \}

30. **public** T2 getY()\{

31. **return** y;

32. \}

33. **public**voidsetY(T2 y)\{

34. **this**.y = y;

35. \}

36. \}

运行结果：  
This point is：10, 20  
This point is：25.4, 东京180度  
  
与普通类的定义相比，上面的代码在类名后面多出了 <T1, T2>，T1, T2 是自定义的标识符，也是参数，用来传递数据的类型，而不是数据的值，我们称之为类型参数。在泛型中，不但数据的值可以通过参数传递，数据的类型也可以通过参数传递。T1, T2 只是数据类型的占位符，运行时会被替换为真正的数据类型。  
  
传值参数（我们通常所说的参数）由小括号包围，如 (int x, double y)，类型参数（泛型参数）由尖括号包围，多个参数由逗号分隔，如 <T> 或 <T, E>。  
  
类型参数需要在类名后面给出。一旦给出了类型参数，就可以在类中使用了。类型参数必须是一个合法的标识符，习惯上使用单个大写字母，通常情况下，K 表示键，V 表示值，E 表示异常或错误，T 表示一般意义上的数据类型。  
  
泛型类在实例化时必须指出具体的类型，也就是向类型参数传值，格式为：  
 className variable<dataType1, dataType2> = new className<dataType1, dataType2>();  
也可以省略等号右边的数据类型，但是会产生警告，即：  
 className variable<dataType1, dataType2> = new className();  
  
因为在使用泛型类时指明了数据类型，赋给其他类型的值会抛出异常，既不需要向下转型，也没有潜在的风险，比本文一开始介绍的自动装箱和向上转型要更加实用。  
  
注意：

· 泛型是 Java 1.5 的新增特性，它以C++模板为参照，本质是参数化类型(Parameterized Type)的应用。

· 类型参数只能用来表示引用类型，不能用来表示基本类型，如 int、double、char 等。但是传递基本类型不会报错，因为它们会自动装箱成对应的包装类。

## **泛型方法** ##

除了定义泛型类，还可以定义泛型方法，例如，定义一个打印坐标的泛型方法：

1. **public****class** Demo \{

2. **public****static**voidmain(String\[\] args)\{

3. // 实例化泛型类

4.  Point<Integer, Integer> p1 =**new** Point<Integer, Integer>();

5.  p1.setX(10);

6.  p1.setY(20);

7.  p1.printPoint(p1.getX(), p1.getY());

9.  Point<Double, String> p2 =**new** Point<Double, String>();

10.  p2.setX(25.4);

11.  p2.setY("东京180度");

12.  p2.printPoint(p2.getX(), p2.getY());

13. \}

14. \}

15.

16. // 定义泛型类

17. **class** Point<T1, T2>\{

18.  T1 x;

19.  T2 y;

20. **public** T1 getX()\{

21. **return** x;

22. \}

23. **public**voidsetX(T1 x)\{

24. **this**.x = x;

25. \}

26. **public** T2 getY()\{

27. **return** y;

28. \}

29. **public**voidsetY(T2 y)\{

30. **this**.y = y;

31. \}

32.

33. // 定义泛型方法

34. **public**<T1, T2>voidprintPoint(T1 x, T2 y)\{

35.  T1 m = x;

36.  T2 n = y;

37.  System.out.println("This point is："\+ m \+", "\+ n);

38. \}

39. \}

运行结果：  
This point is：10, 20  
This point is：25.4, 东京180度  
  
上面的代码中定义了一个泛型方法 printPoint()，既有普通参数，也有类型参数，类型参数需要放在修饰符后面、返回值类型前面。一旦定义了类型参数，就可以在参数列表、方法体和返回值类型中使用了。  
  
与使用泛型类不同，使用泛型方法时不必指明参数类型，编译器会根据传递的参数自动查找出具体的类型。泛型方法除了定义不同，调用就像普通方法一样。  
  
注意：泛型方法与泛型类没有必然的联系，泛型方法有自己的类型参数，在普通类中也可以定义泛型方法。泛型方法 printPoint() 中的类型参数 T1, T2 与泛型类 Point 中的 T1, T2 没有必然的联系，也可以使用其他的标识符代替：

1. **public****static**<V1, V2>voidprintPoint(V1 x, V2 y)\{

2.  V1 m = x;

3.  V2 n = y;

4.  System.out.println("This point is："\+ m \+", "\+ n);

5. \}

## **泛型接口** ##

在Java中也可以定义泛型接口，这里不再赘述，仅仅给出示例代码：

1. **public****class** Demo \{

2. **public****static**voidmain(String arsg\[\])\{

3.  Info<String> obj =**new** InfoImp<String>("www.weixueyuan.net");

4.  System.out.println("Length Of String: "\+ obj.getVar().length());

5. \}

6. \}

8. //定义泛型接口

9. **interface** Info<T>\{

10. **public** T getVar();

11. \}

12.

13. //实现接口

14. **class** InfoImp<T>**implements** Info<T>\{

15. **private** T var;

16.

17. // 定义泛型构造方法

18. **public**InfoImp(T var)\{

19. **this**.setVar(var);

20. \}

21.

22. **public**voidsetVar(T var)\{

23. **this**.var = var;

24. \}

25.

26. **public** T getVar()\{

27. **return****this**.var;

28. \}

29. \}

运行结果：  
Length Of String: 18

## **类型擦除** ##

如果在使用泛型时没有指明数据类型，那么就会擦除泛型类型，请看下面的代码：

1. **public****class** Demo \{

2. **public****static**voidmain(String\[\] args)\{

3.  Point p =**new**Point();// 类型擦除

4.  p.setX(10);

5.  p.setY(20.8);

6. int x =(Integer)p.getX();// 向下转型

7. double y =(Double)p.getY();

8.  System.out.println("This point is："\+ x \+", "\+ y);

9. \}

10. \}

11.

12. **class** Point<T1, T2>\{

13.  T1 x;

14.  T2 y;

15. **public** T1 getX()\{

16. **return** x;

17. \}

18. **public**voidsetX(T1 x)\{

19. **this**.x = x;

20. \}

21. **public** T2 getY()\{

22. **return** y;

23. \}

24. **public**voidsetY(T2 y)\{

25. **this**.y = y;

26. \}

27. \}

运行结果：  
This point is：10, 20.8  
  
因为在使用泛型时没有指明数据类型，为了不出现错误，编译器会将所有数据向上转型为 Object，所以在取出坐标使用时要向下转型，这与本文一开始不使用泛型没什么两样。

## **限制泛型的可用类型** ##

在上面的代码中，类型参数可以接受任意的数据类型，只要它是被定义过的。但是，很多时候我们只需要一部分数据类型就够了，用户传递其他数据类型可能会引起错误。例如，编写一个泛型函数用于返回不同类型数组（Integer 数组、Double 数组、Character 数组等）中的最大值：

1. **public**<T> T getMax(T array\[\])\{

2.  T max =**null**;

3. **for**(T element : array)\{

4.  max = element.doubleValue()> max.doubleValue()? element : max;

5. \}

6. **return** max;

7. \}

上面的代码会报错，doubleValue() 是 Number 类的方法，不是所有的类都有该方法，所以我们要限制类型参数 T，让它只能接受 Number 及其子类（Integer、Double、Character 等）。  
  
通过 extends 关键字可以限制泛型的类型，改进上面的代码：

1. **public**<T **extends** Number> T getMax(T array\[\])\{

2.  T max =**null**;

3. **for**(T element : array)\{

4.  max = element.doubleValue()> max.doubleValue()? element : max;

5. \}

6. **return** max;

7. \}

<T extends Number> 表示 T 只接受 Number 及其子类，传入其他类型的数据会报错。这里的限定使用关键字 extends，后面可以是类也可以是接口。但这里的 extends 已经不是继承的含义了，应该理解为 T 是继承自 Number 类的类型，或者 T 是实现了 XX 接口的类型。  
  
注意：一般的应用开发中泛型使用较少，多用在框架或者库的设计中，这里不再深入讲解，主要让大家对泛型有所认识，为后面的教程做铺垫。

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参考资料：http://www.makeru.com.cn/

[Java]: http://www.weixueyuan.net/view/6002.html