Java基础知识——泛型

我不是女神ヾ 2023-07-06 06:13 3阅读 0赞

### 简介 ###

泛型就是编写模板代码来适应任意类型。即编写一次，万能匹配，又通过编译器保证了类型安全，这就是泛型。

### 擦拭法 ###

泛型是一种类似”模板代码“的技术，不同语言的泛型实现方式不一定相同，Java语言的泛型实现方式是擦拭法（Type Erasure），所谓擦拭法是指，**虚拟机对泛型其实一无所知，所有的工作都是编译器做的**。导致了以下两点特性：

*  编译器把类型<T>视为Object
 *  编译器根据<T>的类型自动实现安全的强制转型

使用泛型的时候，我们编写的代码也是编译器看到的代码：

Pair<String> p = new Pair<>("Hello", "world");
    String first = p.getFirst();
    String last = p.getLast();

而虚拟机执行的代码并没有泛型：

Pair p = new Pair("Hello", "world");
    String first = (String) p.getFirst();
    String last = (String) p.getLast();

所以，Java的泛型是由编译器在编译时实行的，编译器内部永远把所有类型T视为Object处理，但是，在需要转型的时候，编译器会根据T的类型自动为我们实行安全地强制转型。

#### Java泛型的局限 ####

*  <T>不能是基本类型，例如int，因为实际类型是Object，Object类型无法持有基本类型，实在有需要可以用包装类
 *  无法取得带泛型的Class，因为取到的全是在T是Object情况下的Class。
 *  无法判断带泛型的Class，原因同上，只有唯一的 类名.class，例如：x instanceof Pair<String>；不能判断x是否是 Pair<String>类型还是Pair<Object>
 *  不能实例化T类型，name = new T();等价于 name = new Object();
 *  也不能直接创建泛型数组T\[\]，因为擦拭后代码变为Object\[\]

### extends通配符 ###

Pair<Integer>不是Pair<Number>的子类，故在需要Pair<Number>的类中无法传入值Pair<Integer>，有没有办法使得方法参数接受Pair<Integer>？办法是有的，这就是使用Pair<? extends Number>使得方法接收所有泛型类型为Number或Number子类的Pair类型。  
这样一来，给方法传入Pair<Integer>类型时，它符合参数Pair<? extends Number>类型。**这种使用<? extends Number>的泛型定义称之为上界通配符**（Upper Bounds Wildcards），即把泛型类型T的上界限定在Number了。使用类似<? extends Number>通配符作为方法参数时有两个特性:

*  方法内部可以调用获取Number引用的方法，例如：Number n = obj.getFirst();
 *  方法内部无法调用传入Number引用的方法（null除外），例如：obj.setFirst(Number n);

**即一句话总结：使用extends通配符表示可以读，不能写。**

### super通配符 ###

与extends通配符相反，我们这次希望接受Pair<Integer>类型，以及Pair<Number>、Pair<Object>，因为Number和Object是Integer的父类，可以使用<? super Integer>，注意到Pair<? super Integer>表示，方法参数接受所有泛型类型为Integer或Integer父类的Pair类型。使用<? super Integer>通配符表示：

*  允许调用set(? super Integer)方法传入Integer的引用
 *  不允许调用get()方法获得Integer的引用，因为无法使用Integer类型来接收getFirst()的返回值(? super Integer万一是个Number，Integer接不住)，唯一例外是可以用Object获取引用：Object o = p.getFirst()

**即一句话总结：使用super 通配符表示只能写，不能读。**

### 对比extends和super通配符 ###

*  <? extends T>允许调用读方法T get()获取T的引用，但不允许调用写方法set(T)传入T的引用（传入null除外）
 *  <? super T>允许调用写方法set(T)传入T的引用，但不允许调用读方法T get()获取T的引用（获取Object除外）
 *  一个是允许读不允许写，另一个是允许写不允许读

### PECS原则 ###

何时使用extends，何时使用super？为了便于记忆，我们可以用PECS原则：Producer Extends Consumer Super  
即：如果需要返回T，它是生产者（Producer），要使用extends通配符；如果需要写入T，它是消费者（Consumer），要使用super通配符。

### 无限定通配符 ###

Java的泛型还允许使用无限定通配符（Unbounded Wildcard Type），即只定义一个? 因为<?>通配符既没有extends，也没有super，因此：

*  不允许调用set(T)方法并传入引用（null除外）
 *  不允许调用T get()方法并获取T引用（只能获取Object引用）
 *  既不能读，也不能写，那只能做一些null判断
 *  <?>通配符有一个独特的特点，就是：Pair<?>是所有Pair的超类

### 注意事项 ###

*  可以把ArrayList<Integer>向上转型为List<Integer>（T不能变！），但不能把ArrayList<Integer>向上转型为ArrayList<Number>（T不能变成父类）
 *  不指定泛型参数类型时，编译器会给出警告，且只能将<T>视为Object类型；
 *  静态方法不能引用泛型类型<T>，必须定义其他单独的类型（例如<K>）来实现静态泛型方法
 *  泛型可以同时定义多种类型，例如Map<K, V>
 *  反射允许你在运行时分析任意的对象，但如果对象是泛型类的实例，关于泛型类型参数则得不到太多信息，因为它们会被擦除
 *  可以声明带泛型的数组，但不能用new操作符直接创建带泛型的数组，必须通过强制转型实现带泛型的数组：Pair<String>\[ \] ps = new Pair<String>\[2\];//error Pair<String>\[ \] ps = (Pair<String>\[ \]) new Pair\[2\]; //ok!
 *  可以通过Array.newInstance(Class, int)创建T\[ \]数组，需要强制转型
 *  未完待续。。。