Java 基础(1)—泛型简单使用

一、泛型定义及作用

泛型是一种编程机制，允许在编写代码时使用参数化类型，以在编译时实现类型安全。 以下是泛型作用：

1. 增强代码可读性和可维护性：通过在代码中使用泛型参数，可以使代码更清晰、更具有可读性和可维护性。

2. 提高代码安全性：泛型可以在编译时检查类型，从而防止在运行时出现类型转换错误。

3. 增加代码重用性：泛型允许在不同的数据类型上编写通用代码，从而提高代码的重用性。

4. 简化代码：使用泛型可以避免重复编写类似的代码，从而简化代码。

总之，泛型是一种强大的编程机制，它可以帮助开发者编写更具可读性、可维护性、安全性和重用性的代码。

Java 泛型在编译期间会执行类型擦除（Type Erasure）。类型擦除是指编译器在编译泛型代码时，会将泛型类型擦除为其原始类型或限定类型，从而在运行时不存在泛型类型。在进行类型擦除时，编译器会将泛型类型参数替换为它们的边界（限定）类型（如果有的话），如果没有指定限定类型，则会将泛型类型参数替换为 Object 类型

例如，一个泛型类定义如下：

public class Box<T> {private T content;public void setContent(T content) {this.content = content;}public T getContent() {return content;}
}

在编译后，类型擦除会将泛型类型 T 擦除为 Object 类型，生成的字节码如下：

public class Box {private Object content;public void setContent(Object content) {this.content = content;}public Object getContent() {return content;}
}

需要注意的是，尽管在运行时不存在泛型类型，但是在编译期间编译器仍会对泛型类型进行类型检查，从而确保类型安全。

二、泛型使用

1、泛型定义在类上

代码如下：

class CommonUtil {public Object obj;public Object getObj() {return obj;}public void setObj(Object obj) {this.obj = obj;}
}

在使用的时候，代码如下：

  public static void main(String[] args) {CommonUtil tool = new CommonUtil<>();tool.setObj(2);Integer val1 = (Integer)tool.getObj();tool.setObj("hello java");String val2 = (String)tool.getObj();}

从上述代码可以看出，在获取值时每次都需要强转，稍不留神就容易发生强转错误。所以能不能通过一种方式避免类型强转呢？答案是：泛型。将泛型定义在类上，就可以避免类型转换。 改进代码如下：

class CommonUtil<T> {public T obj;public T getObj() {return obj;}public void setObj(T obj) {this.obj = obj;}
}

在创建实例时把具体类型传入，代码如下：

  public static void main(String[] args) {CommonUtil<Integer> tool = new CommonUtil<>();tool.setObj(2);Integer val1 = tool.getObj();CommonUtil<String> tool = new CommonUtil<>();tool.setObj("hello java");String val2 = tool.getObj();}

2、泛型定义方法上

泛型定义在类上有个不太有好的一点，看下面例子，代码如下：

class CommonUtil<T> {public void show(T obj){System.out.println("obj = " + obj);}
}

代码使用代码如下：

    CommonUtil<Integer> tool1 = new CommonUtil<>();tool1.show(value);CommonUtil<String> tool2 = new CommonUtil<>();tool2.show("111");CommonUtil<Person> tool2 = new CommonUtil<>();tool2.show(new Person());

发现没，每次调用 show() 方法，都需要在通过创建实例，因为在创建时可以指定具体使用的参数类型。但是这样创建对象太麻烦，怎么解决，可以将泛型定义在方法上，代码如下：

class CommonUtil {public <W> void show(W obj){System.out.println("obj = " + obj);}
}

使用代码如下：

    CommonUtil tool1 = new CommonUtil<>();tool1.show(value);tool1.show("111");tool1.show(new Person());

最后在方法调用时传入具体参数类型，这样就可以避免重复创建对象，做到一个方法重复调用，和 Object 非常类似。包括 static 修饰的静态方法也是一样可以使用。代码如下：

class CommonUtil {public static <W> void show(W obj){System.out.println("obj = " + obj);}
}

使用代码如下：

    CommonUtil.show(value);CommonUtil.show("111");CommonUtil.show(new Person());

但是泛型定义在静态方法上还要注意，这个静态方法不能使用类上面的泛型。为什么？因为类是在创建时才会指定具体参数类型，而静态方法是在类实例化之前就已经被加载到 JVM，根本不知道你类在创建实例时传入的是什么具体参数类型。错误示例如下:

class CommonUtil<W> {public static <W> void show(W obj){System.out.println("obj = " + obj);}
}

3、泛型定义在接口上

有时候泛型会定义在接口上，代码如下：

public interface Inter<T> {public void print(T obj);
}

接口上的泛型那么可以在子类中指定、或不指定，子类指定具体类型如下：

public InterImpl implements Inter<String> {// 接口上的方法public void print(String obj){}// 子类独有方法protect void show(Object obj){}
}

在使用时，代码如下：

	Inter<String> inter = new InterImpl();inter.print("hello");InterImpl impl = new InterImpl();impl.show(new Object());

或者子类中定义泛型，接口定义具体类型，代码如下：

public InterImpl<W> implements Inter<String> {// 接口上的方法public void print(String obj){}// 子类独有方法protect void show(W obj){}
}

在使用时，代码如下：

	Inter<String> inter = new InterImpl();inter.print("hello");InterImpl<Integer> impl = new InterImpl();impl.show(new Integer(10));

子类中也不知道具体类型，那么也可以定义泛型，把子类泛型传给接口，代码如下：

public InterImpl<W> implements Inter<W> {// 接口上的方法public void print(W obj){}// 子类独有方法protect void show(W obj){}
}

在使用时，代码如下：

	Inter<String> inter = new InterImpl();inter.print("hello");InterImpl<Integer> impl = new InterImpl();impl.show(new Integer(10));

4、泛型通配符

举个例子，代码如下：

public class FanxinDemo {public static void print(Collection<String> list) {list.forEach(e->{System.out.println("e = " + e);});}public static void main(String[] args) {List<String> list1 = new ArrayList<>();list1.add("a");list1.add("b");list1.add("c");List<Integer> list2 = new ArrayList<>();list2.add(1);list2.add(2);print(list1);}
}

可以发现 print() 方法只能输出参数类型是 String 的，其他的参数都不能，怎么可以做到公用这段代码？这里介绍回个泛型通配符 ?，当你不知道泛型是什么类型是，就可以用这个暂时表示，代码如下:

public class FanxinDemo {public static void print(Collection<?> list) {list.forEach(e->{System.out.println("e = " + e);});}public static void main(String[] args) {List<String> list1 = new ArrayList<>();list1.add("a");list1.add("b");list1.add("c");List<Integer> list2 = new ArrayList<>();list2.add(1);list2.add(2);print(list1);print(list2);}
}

但是假设现在不想让 print() 方法被 Integer 类型参数使用，那么需要怎么做呢？这就需要泛型限定了。

5、泛型限定

泛型限定可以限制参数类型范围，? 这个级别范围太大，不安全，通过 extends、super 关键字来限定范围，但是这两个关键字只能是单继承，所以也是有局限的。限定分为两种：让所有父类可以使用，让所有的子类都可以使用

5.1、让所有父类可以使用

代码如下：

  public static void print(Collection<? super Integer> list) {list.forEach(e->{System.out.println("e = " + e);});}

表示让 Integer 所有父类都可以使用 print() 方法。

5.2、让所有子类可以使用

代码如下：

  public static void print(Collection<? extends String>> list) {list.forEach(e->{System.out.println("e = " + e);});}

表示让所有的 String 子类可以使用 print() 方法。