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JAVA总结篇系列-泛型

  JAVA总结篇系列-泛型  原创2016-06-13尚脑教育尚脑互联  一.泛型概念的提出(为什么需要泛型)?  首先,我们看下下面这段简短的代码:  publicclassGenericTest{  publicstaticvoidmain(String[]args){  Listlist=newArrayList();  list.add("qqyumidi");  list.add("corn");  list.add(100);  for(inti=0;i<list.size();i++){  Stringname=(String)list.get(i);//1  System.out.println("name:"+name);  }  }  }  定义了一个List类型的集合,先向其中加入了两个字符串类型的值,随后加入一个Integer类型的值。这是完全允许的,因为此时list默认的类型为Object类型。在之后的循环中,由于忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值或其他编码原因,很容易出现类似于//1中的错误。因为编译阶段正常,而运行时会出现“java.lang.ClassCastException”异常。因此,导致此类错误编码过程中不易发现。  编码过程中,我们发现主要存在两个问题:  1.当我们将一个对象放入集合中,集合不会记住此对象的类型,当再次从集合中取出此对象时,改对象的编译类型变成了Object类型,但其运行时类型任然为其本身类型。  2.因此,//1处取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型,且很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。  那么有没有什么办法可以使集合能够记住集合内元素各类型,且能够达到只要编译时不出现问题,运行时就不会出现“java.lang.ClassCastException”异常呢?答案就是使用泛型。  二.什么是泛型?  泛型,即“参数化类型”。一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢?顾名思义,就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。  首先我们看下上面那个例子采用泛型的写法。  publicclassGenericTest{  publicstaticvoidmain(String[]args){  /*  Listlist=newArrayList();  list.add("qqyumidi");  list.add("corn");  list.add(100);  */  List<String>list=newArrayList<String>();  list.add("qqyumidi");  list.add("corn");  //list.add(100);//1提示编译错误  for(inti=0;i<list.size();i++){  Stringname=list.get(i);//2  System.out.println("name:"+name);  }  }  }  采用泛型写法后,在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误,通过List<String>,直接限定了list集合中只能含有String类型的元素,从而在//2处无须进行强制类型转换,因为此时,集合能够记住元素的类型信息,编译器已经能够确认它是String类型了。  结合上面的泛型定义,我们知道在List<String>中,String是类型实参,也就是说,相应的List接口中肯定含有类型形参。且get()方法的返回结果也直接是此形参类型(也就是对应的传入的类型实参)。下面就来看看List接口的的具体定义:  publicinterfaceList<E>extendsCollection<E>{  intsize();  booleanisEmpty();  booleancontains(Objecto);  Iterator<E>iterator();  Object[]toArray();  <T>T[]toArray(T[]a);  booleanadd(Ee);  booleanremove(Objecto);  booleancontainsAll(Collection<?>c);  booleanaddAll(Collection<?extendsE>c);  booleanaddAll(intindex,Collection<?extendsE>c);  booleanremoveAll(Collection<?>c);  booleanretainAll(Collection<?>c);  voidclear();  booleanequals(Objecto);  inthashCode();  Eget(intindex);  Eset(intindex,Eelement);  voidadd(intindex,Eelement);  Eremove(intindex);  intindexOf(Objecto);  intlastIndexOf(Objecto);  ListIterator<E>listIterator();  ListIterator<E>listIterator(intindex);  List<E>subList(intfromIndex,inttoIndex);  }  我们可以看到,在List接口中采用泛型化定义之后,<E>中的E表示类型形参,可以接收具体的类型实参,并且此接口定义中,凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。  自然的,ArrayList作为List接口的实现类,其定义形式是:  publicclassArrayList<E>extendsAbstractList<E>  implementsList<E>,RandomAccess,Cloneable,java.io.Serializable{  publicbooleanadd(Ee){  ensureCapacityInternal(size+1);//IncrementsmodCount!!  elementData[size++]=e;  returntrue;  }  publicEget(intindex){  rangeCheck(index);  checkForComodification();  returnArrayList.this.elementData(offset+index);  }  //...省略掉其他具体的定义过程  }  由此,我们从源代码角度明白了为什么//1处加入Integer类型对象编译错误,且//2处get()到的类型直接就是String类型了。  三.自定义泛型接口、泛型类和泛型方法  从上面的内容中,大家已经明白了泛型的具体运作过程。也知道了接口、类和方法也都可以使用泛型去定义,以及相应的使用。是的,在具体使用时,可以分为泛型接口、泛型类和泛型方法。  自定义泛型接口、泛型类和泛型方法与上述Java源码中的List、ArrayList类似。如下,我们看一个最简单的泛型类和方法定义:  publicclassGenericTest{  publicstaticvoidmain(String[]args){  Box<String>name=newBox<String>("corn");  System.out.println("name:"+name.getData());  }  }  classBox<T>{  privateTdata;  publicBox(){  }  publicBox(Tdata){  this.data=data;  }  publicTgetData(){  returndata;  }  }  在泛型接口、泛型类和泛型方法的定义过程中,我们常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型形参,由于接收来自外部使用时候传入的类型实参。那么对于不同传入的类型实参,生成的相应对象实例的类型是不是一样的呢?  publicclassGenericTest{  publicstaticvoidmain(String[]args){  Box<String>name=newBox<String>("corn");  Box<Integer>age=newBox<Integer>(712);  System.out.println("nameclass:"+name.getClass());//com.qqyumidi.Box  System.out.println("ageclass:"+age.getClass());//com.qqyumidi.Box  System.out.println(name.getClass()==age.getClass());//true  }  }  由此,我们发现,在使用泛型类时,虽然传入了不同的泛型实参,但并没有真正意义上生成不同的类型,传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个,即还是原来的最基本的类型(本实例中为Box),当然,在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。  究其原因,在于Java中的泛型这一概念提出的目的,导致其只是作用于代码编译阶段,在编译过程中,对于正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,也就是说,成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不会进入到运行时阶段。  对此总结成一句话:泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型,实际上都是相同的基本类型。  四.类型通配符  接着上面的结论,我们知道,Box<Number>和Box<Integer>实际上都是Box类型,现在需要继续探讨一个问题,那么在逻辑上,类似于Box<Number>和Box<Integer>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?  为了弄清这个问题,我们继续看下下面这个例子:  publicclassGenericTest{  publicstaticvoidmain(String[]args){  Box<Number>name=newBox<Number>(99);  Box<Integer>age=newBox<Integer>(712);  getData(name);  //ThemethodgetData(Box<Number>)inthetypeGenericTestis  //notapplicableforthearguments(Box<Integer>)  getData(age);//1  }  publicstaticvoidgetData(Box<Number>data){  System.out.println("data:"+data.getData());  }  }  我们发现,在代码//1处出现了错误提示信息:ThemethodgetData(Box<Number>)inthetypeGenericTestisnotapplicableforthearguments(Box<Integer>)。显然,通过提示信息,我们知道Box<Number>在逻辑上不能视为Box<Integer>的父类。那么,原因何在呢?  publicclassGenericTest{  publicstaticvoidmain(String[]args){  Box<Integer>a=newBox<Integer>(712);  Box<Number>b=a;//1  Box<Float>f=newBox<Float>(3.14f);  b.setData(f);//2  }  publicstaticvoidgetData(Box<Number>data){  System.out.println("data:"+data.getData());  }  }  classBox<T>{  privateTdata;  publicBox(){  }  publicBox(Tdata){  setData(data);  }  publicTgetData(){  returndata;  }  publicvoidsetData(Tdata){  this.data=data;  }  }  这个例子中,显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。在此我们可以使用反证法来进行说明。  假设Box<Number>在逻辑上可以视为Box<Integer>的父类,那么//1和//2处将不会有错误提示了,那么问题就出来了,通过getData()方法取出数据时到底是什么类型呢?Integer?Float?还是Number?且由于在编程过程中的顺序不可控性,导致在必要的时候必须要进行类型判断,且进行强制类型转换。显然,这与泛型的理念矛盾,因此,在逻辑上Box<Number>不能视为Box<Integer>的父类。  好,那我们回过头来继续看“类型通配符”中的第一个例子,我们知道其具体的错误提示的深层次原因了。那么如何解决呢?总部能再定义一个新的函数吧。这和Java中的多态理念显然是违背的,因此,我们需要一个在逻辑上可以用来表示同时是Box<Integer>和Box<Number>的父类的一个引用类型,由此,类型通配符应运而生。  类型通配符一般是使用?代替具体的类型实参。注意了,此处是类型实参,而不是类型形参!且Box<?>在逻辑上是Box<Integer>、Box<Number>...等所有Box<具体类型实参>的父类。由此,我们依然可以定义泛型方法,来完成此类需求。  publicclassGenericTest{  publicstaticvoidmain(String[]args){  Box<String>name=newBox<String>("corn");  Box<Integer>age=newBox<Integer>(712);  Box<Number>number=newBox<Number>(314);  getData(name);  getData(age);  getData(number);  }  publicstaticvoidgetData(Box<?>data){  System.out.println("data:"+data.getData());  }  }  有时候,我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。具体有是怎么样的呢?  在上面的例子中,如果需要定义一个功能类似于getData()的方法,但对类型实参又有进一步的限制:只能是Number类及其子类。此时,需要用到类型通配符上限。  publicclassGenericTest{  publicstaticvoidmain(String[]args){  Box<String>name=newBox<String>("corn");  Box<Integer>age=newBox<Integer>(712);  Box<Number>number=newBox<Number>(314);  getData(name);  getData(age);  getData(number);  //getUpperNumberData(name);//1  getUpperNumberData(age);//2  getUpperNumberData(number);//3  }  publicstaticvoidgetData(Box<?>data){  System.out.println("data:"+data.getData());  }  publicstaticvoidgetUpperNumberData(Box<?extendsNumber>data){  System.out.println("data:"+data.getData());  }  }  总之,学习JAVA之路,还需要不断的在实践中求真知,多多打代码,多多看资料,多多问老师。  课程详情咨询,请访问尚脑教育官网:  www.litboy.cn  www.litboy.net  地址:北京昌平区北七家镇南七家广利福源二层尚脑教育  电话:010-59418061
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网友评论:7

  1. 小编 1年前 (2015-03-22) #5

    软件测试入门 :mrgreen:

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