泛型的使用

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泛型的使用

集合沒(méi)有泛型的時(shí)候，集合存放數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)丟失原來(lái)的類型，全部改為Object。這樣可以獲得良好的通用性。但是取出的時(shí)候，就需要做類型轉(zhuǎn)換，如果類型寫錯(cuò)了，轉(zhuǎn)換就會(huì)出現(xiàn)異常。為了有更好的安全性和可讀性，Java在JDK1.5的時(shí)候加入了泛型。

泛型的應(yīng)用非常重要，在教學(xué)中，務(wù)必讓學(xué)生學(xué)會(huì)基本的使用：

  1. 在集合（List、Set、Map）上使用泛型
  2. 在通用類或者接口上使用泛型
  3. 在方法上使用泛型
  4. 明白什么是泛型擦除

泛型的作用

使用泛型機(jī)制編寫的程序代碼要比那些雜亂地使用Object 變量 ，然后再進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的代碼具有更好的安全性和可讀性 。泛型對(duì)于集合類尤其有用 ，例如 ，ArrayList就是一個(gè)無(wú)處不在的集合類

沒(méi)有泛型的代碼：

List list = new ArrayList();

list.add(123);
list.add("abc");
list.add(1>2);
list.add('E');
list.add(890.12);

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println( list.get(i) );
}

輸入什么類型，就輸出什么類型。但是我希望list里面存放的數(shù)據(jù)類型只有字符串怎么辦 ？沒(méi)有代碼的情況下代碼是這樣的：

List list = new ArrayList();

list.add("123.A");
list.add("abc.def");

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    String str = (String) list.get(i);
    System.out.println( str.split("\\.")[0] ) ;
}

但是list中如果有其他類型呢？

List list = new ArrayList();
        
list.add("123.A");
list.add(123.123);  // 這行數(shù)據(jù)就是一個(gè)浮點(diǎn)型
list.add("abc.def");

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    String str = (String) list.get(i);
    System.out.println( str.split("\\.")[0] ) ;
}

[圖片上傳失敗...(image-f584f5-1623674227005)]

發(fā)生了類型轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤~~

為了解決這類問(wèn)題，使用泛型是不二之選。通過(guò)泛型可以限制集合中數(shù)據(jù)的類型，只有符合的類型才能放到集合中

格式

在聲明的集合類型后面跟上一對(duì)尖括號(hào)，實(shí)現(xiàn)的類型構(gòu)造器的小括號(hào)前面跟上一對(duì)尖括號(hào)。里面寫上需要存放的數(shù)據(jù)類型

[圖片上傳失敗...(image-e98948-1623674227005)]

可以看到，在定義泛型后，添加 123.123 浮點(diǎn)數(shù)時(shí)編譯器就開(kāi)始報(bào)錯(cuò)了。在使用泛型后，代碼也不需要做類型強(qiáng)轉(zhuǎn)了。

List<String> list = new ArrayList<String>();

list.add("123.A");
list.add("abc.def");

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    String str = list.get(i);
    System.out.println( str.split("\\.")[0] ) ;
}

Map的演示

Map<String, String> data = new HashMap<>();

data.put("name", "張三");
data.put("age", "11歲");
data.put("sex", "男");

for (Map.Entry<String, String> entry: data.entrySet()) {
    System.out.println( entry.getKey() +":"+ entry.getValue());
}

簡(jiǎn)單的泛型類

在定義類 Pair 時(shí)，在類名后跟上 <T>

public class Pair<T> {
    private T first;
    private T second;

    public Pair() {
        first = null;
        second = null;
    }

    public  Pair(T first , T second){ 
        this.first = first; 
        this.second = second; 
    }
    
    public void setFirst(T newValue) {
        first = newValue;
    }

    public void setSecond(T newValue) {
        second = newValue;
    }

    public T getFirst() {
        return first;
    }

    public T getSecond() {
        return second;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Pair [first=" + first + ", second=" + second + "]";
    }
}

使用

public static void main(String[] args) {

    System.out.println(new Pair<Integer>(1, 2));
    //輸出：   Pair [first=1, second=2]
    
    System.out.println(new Pair<String>("諸葛", "孔明"));
    //輸出：   Pair [first=諸葛, second=孔明]
}

使用泛型，就如同將原來(lái)類定義的 T 替換為了指定的類型版本一樣，比如：

public class Pair {
    private Integer first;
    private Integer second;

    public Pair() {
        first = null;
        second = null;
    }

    public  Pair(Integer first , Integer second){ 
        this.first = first; 
        this.second = second; 
    }
    //....
}

類型參數(shù)就跟在方法或構(gòu)造函數(shù)中普通的參數(shù)一樣。就像一個(gè)方法有形式參數(shù)(formal value parameters)來(lái)描述它操作的參數(shù)的種類一樣，一個(gè)泛型聲明也有形式類型參數(shù)(formal type parameters)。當(dāng)一個(gè)方法被調(diào)用，實(shí)參(actual arguments)替換形參，方法體被執(zhí)行。當(dāng)一個(gè)泛型聲明被調(diào)用，實(shí)際類型參數(shù)(actual type arguments)取代形式類型參數(shù)。

泛型方法

在使用前，我們先明確一下泛型的各種通配符：

  1. T：type 數(shù)據(jù)類型
  2. E：element 元素
  3. K：key 鍵
  4. V：value 值
  5. ?：未知類型

示例：

class ArrayAlg {

    public static <T> T getMiddle(T... a) {
        return a[a.length / 2];
    }
}

測(cè)試

同一個(gè)類的方法，使用不同類型的數(shù)組，都可以正常得到數(shù)據(jù)

String[] array = {"123","345","456" , "567"};
String string = ArrayAlg.getMiddle(array);
System.out.println( string );

Integer[] array2 = {33,44,55,66,77,88};
System.out.println( ArrayAlg.getMiddle(array2) );

有限制的通配符

考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的畫圖程序，它可以用來(lái)畫各種形狀，比如矩形和圓形。 為了在程序中表示這些形狀，你可以定義下面的類繼承結(jié)構(gòu)：

// 抽象類
public abstract class Shape {
    public abstract void draw();
}

// 畫布
public class Canvas {
    public void draw(Shape s) {
        s.draw();
    }
}

/// ---- 抽象類的子類-----------------------

public class Circle extends Shape {
    
    private int x, y, radius;

    public void draw() { 
        // ...
    }
}

public class Rectangle extends Shape {
    private int x, y, width, height;

    public void draw() {
        // ... 
    }
}

所有的圖形通常都有很多個(gè)形狀。假定它們用一個(gè) list 來(lái)表示，Canvas 里有一個(gè)方法來(lái)畫出所有的形狀會(huì)比較方便

import java.util.List;

public class Canvas {
    public void draw(Shape s) {
        s.draw();
    }

    public void drawAll(List<Shape> shapes) {
        for (Shape s : shapes) {
            s.draw();
        }
    }
}

現(xiàn)在，類型規(guī)則導(dǎo)致 drawAll()只能使用 Shape的list 來(lái)調(diào)用。它不能，比如說(shuō)對(duì) List<Circle>來(lái)調(diào)用。 這很不幸， 因?yàn)檫@個(gè)方法所作的只是從這個(gè) list 讀取 shape，因此它應(yīng)該也能對(duì) List<Circle>調(diào)用。我們真正要的是這個(gè)方法能夠接受一個(gè)任意種類的 shape

import java.util.List;

public class Canvas {
    public void draw(Shape s) {
        s.draw();
    }

    // 注意方法參數(shù)的變化
    public void drawAll(List<? extends Shape> shapes) { 
        for (Shape s : shapes) {
            s.draw();
        }
    }
}

我們把類型 List<Shape> 替換成了 List<? extends Shape>?，F(xiàn)在drawAll()可以接受任何 Shape 的子類的 List，所以我們可以對(duì) List<Circle>進(jìn)行調(diào)用

List<? extends Shape>是有限制通配符的一個(gè)例子。這里？代表一個(gè)未知的類型，就像我們前面看到的通配符一樣。但是，在這里，我們知道這個(gè)未知的類型實(shí)際上是Shape 的一個(gè)子類(它可以是 Shape本身或者 Shape 的子類而不必是 extends 自 Shape)。我們說(shuō) Shape是這個(gè)通配符的上限(upper bound)。
像平常一樣，要得到使用通配符的靈活性有些代價(jià)。這個(gè)代價(jià)是，現(xiàn)在向 shapes 中寫入是非法的。比如下面的代碼是不允許的

public void addRectangle(List<? extends Shape> shapes) { 
   //   編譯時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò) 
   shapes.add( new Rectangle()); 
}

shapes.add 的第二個(gè)參數(shù)類型是? extends Shape ——一個(gè) Shape 未知的子類。因此我們不知道這個(gè)類型是什么，我們不知道它是不是 Rectangle 的父類；它可能是也可能不是一個(gè)父類，所以這里傳遞一個(gè) Rectangle 不安全

擦除和翻譯

先看下面的代碼

public static String loophole(Integer x) {
    List<String> ys = new LinkedList<String>();
    List xs = ys;
    xs.add(x); 
    return ys.iterator().next();
}

public static void main(String[] args) {
    loophole(123);
}

[圖片上傳失敗...(image-63351c-1623674227005)]

可以看到，程序類型的轉(zhuǎn)換異常，但是編譯器卻沒(méi)有報(bào)錯(cuò)

這樣的原因是，泛型是通過(guò) java 編譯器的稱為擦除(erasure)的前端處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。你可以（基本上就是）把它認(rèn)為是一個(gè)從源碼到源碼的轉(zhuǎn)換，它把泛型版本的 loophole()轉(zhuǎn)換成非泛型版本。 結(jié)果是，java 虛擬機(jī)的類型安全和穩(wěn)定性決不能冒險(xiǎn)，即使在又unchecked warning 的情況下。

擦除去掉了所有的泛型類型信息。所有在尖括號(hào)之間類型信息都被扔掉了，因此，比如說(shuō)一個(gè) List<String>類型被轉(zhuǎn)換為 List。所有對(duì)類型變量的引用被替換成類的型變量的上限(通常是 Object)

Java 的泛型支持僅在語(yǔ)法級(jí)別

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