什么是泛型
泛型的概念：Java泛型（generics）是JDK1.5中引入的一个新特性，泛型提供了编译时的类型安全监测机制，该机制允许我们在编译时检测到非法的类型数据结构。
泛型的本质就是类型参数化，也就是所操作的数据类型被指定为一个参数。
使用泛型的好处：
1 在编译期间提供了类型检查
2 取数据时无须进行类型装换
泛型类、接口
泛型类
语法：
class 类名称 <泛型标识,泛型标识,泛型标识,...> {
private 泛型标识 变量名；
// ...
}
常用的泛型标识：T、E、K、V
使用语法：
类名 <具体的数据类型> 对象名 = new 类名<具体的数据类型>();
JDK 1.7 之后，后面的 <> 中的具体的数据类型可以省略不写。
定义一个简单的泛型类：
/**
* 泛型类 T：类型形参，在类创建对象时，指定具体的数据类型
* @author rainszj
* 2020/3/19
*/
public class GenericDemo01<T> {
private T value;
public GenericDemo01() {
}
public GenericDemo01(T value) {
this.value = value;
}
@Override
public String toString() {
return "GenericDemo01{" +
"value=" + value +
'}';
}
public T getValue() {
return value;
}
public void setValue(T value) {
this.value = value;
}
}
测试一下：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 在创建对象时指定具体的数据类型
GenericDemo01<String> genericDemo01 = new GenericDemo01<>("java");
// 泛型类不支持基本数据类型，但可以使用基本类型对应的包装类
GenericDemo01<Integer> genericDemo02 = new GenericDemo01<>(1);
// 在泛型类对象时，不指定具体的数据类型，将会使用Object类型来接收
// 同一个泛型类，根据不同数据类型创建的对象，本质上是同一类型，公用同一个类模板
// class com.rainszj.GenericDemo01
System.out.println(genericDemo01.getClass());
// class com.rainszj.GenericDemo01
System.out.println(genericDemo02.getClass());
// true
System.out.println(genericDemo01.getClass() == genericDemo02.getClass());
}
}
注意事项：
泛型类，如果没有指定具体的数据类型，按Object类型来接收
泛型的类型参数只能是类类型，也就是引用数据类型，不能是基本数据类型
泛型类型在逻辑上可以看成是多个不同的类型，但实际上都是相同类型
/**
* 抽奖池
*
* @author rainszj
* 2020/3/19
*/
public class ProductGetter<T> {
// 奖品
private T product;
private ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
/**
* 添加奖品
*
* @param product
*/
public void addProduct(T product) {
list.add(product);
}
/**
* 抽取随机奖品
*
* @return
*/
public T getProduct() {
return list.get(new Random().nextInt(list.size()));
}
@Override
public String toString() {
return "ProductGetter{" +
"product=" + product +
'}';
}
}
public static void main(String[] args) {
ProductGetter<String> productGetter1 = new ProductGetter<>();
// 奖品类型 礼物
String[] products1 = {"华为手机", "苹果手机", "扫地机器人", "微波炉"};
// 添加奖品
for (int i = 0, length = products1.length; i < length; i++) {
productGetter1.addProduct(products1[i]);
}
// 获取奖品
String product1 = productGetter1.getProduct();
System.out.println("恭喜您抽中了，" + product1.toString());
ProductGetter<Integer> productGetter2 = new ProductGetter<>();
// 奖品类型 money
Integer[] products2 = {1000, 3000, 10000, 500};
for (Integer money : products2) {
productGetter2.addProduct(money);
}
Integer product2 = productGetter2.getProduct();
System.out.println("恭喜您抽中了," + product2.toString());
}
从泛型类派生子类
子类也是泛型类，子类的泛型标识 T 要和父类的泛型标识 T 保持一致，或者是包含关系，子类的泛型标识包含父类的泛型标识
class ChildGeneric<T> extends ParentGeneric<T> class ChildGeneric<T, E> extends ParentGeneric<T>
子类不是泛型类，父类要明确泛型的数据类型
class ChildGeneric extends ParentGeneric<String>
泛型接口
语法：
interface 接口名称 <泛型标识,泛型标识,...> {
泛型标识 方法名();
}
实现泛型接口的类，不是泛型类，需要明确实现泛型接口的数据类型
public class Apple implements Generic<String> {}
实现类也是泛型类，实现类和接口的泛型类型要一致，或者是包含关系，实现类的泛型标识包含泛型接口的泛型标识
public class Apple<K> implements Generic<K> {}
public class Apple<K, V> implements Generic<K> {}
定义一个泛型接口
public interface Generic<K> {
K getKey();
}
实现其中方法：
/**
* 泛型接口的实现类，是一个泛型类，
* 那么要保证实现接口的泛型类的泛型标识包含泛型接口的泛型标识
*/
public class Pair<K, V> implements Generic<K> {
private K key;
private V value;
public Pair() {
}
public Pair(K key, V value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
@Override
public K getKey() {
return key;
}
public V getValue() {
return value;
}
@Override
public String toString() {
return "Pair{" +
"key=" + key +
", value=" + value +
'}';
}
}
测试：
public class MyTest {
public static void main(String[] args) {
Pair<String, Integer> pair = new Pair<>("数学", 100);
System.out.println(pair.toString());
// Pair{key=数学, value=100}
}
}
泛型方法
普通泛型方法
泛型类，是在实例化类时指明泛型的具体类型。
泛型方法，是在调用方法时，指明泛型的具体类型。
语法：
修饰符 <T,E,...> 返回值类型 方法名(形参列表) {
// 方法体...
}
public 与返回值中间 <T,E,...> （泛型列表）非常重要，可以理解为声明此方法为泛型方法。
只有声明了 <T,E,...> 的方法才是泛型方法，泛型类中使用了泛型的成员方法并不是泛型方法
<T> 表明该方法将使用泛型类型 T，此时才可以在方法中使用泛型类型 T。
public class ProductSetter<T> {
private T product;
private Random random= new Random();
private ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
public void addProduct(T product) {
list.add(product);
}
/**
* @param list
* @param <E> 泛型方法的类型，是在调用泛型方法时确定的
* @return
*/
public <E> E getProduct(ArrayList<E> list) {
return list.get(random.nextInt(list.size()));
}
public T getProduct() {
return list.get(random.nextInt(list.size()));
}
@Override
public String toString() {
return "ProductSetter{" +
"product=" + product +
'}';
}
}
测试：
public static void main(String[] args) {
ProductSetter<String> productSetter = new ProductSetter<>();
String[] products1 = {"华为手机", "苹果手机", "扫地机器人", "微波炉"};
for (int i = 0; i < products1.length; i++) {
productSetter.addProduct(products1[i]);
}
System.out.println(productSetter.getProduct());
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();
list1.add("华硕电脑");
list1.add("苹果电脑");
list1.add("华为电脑");
String product1 = productSetter.getProduct(list1);
System.out.println(product1 + "\t" + product1.getClass().getSimpleName());
// 华为电脑 String
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>();
list2.add(1);
list2.add(2);
list2.add(3);
Integer product2 = productSetter.getProduct(list2);
System.out.println(product2 + "\t" + product2.getClass().getSimpleName());
// 2 Integer
}
静态泛型方法
public static <T, E, K> void pringType(T k1, E k2, K k3) {
System.out.println(k1 + "\t" + k1.getClass().getSimpleName());
System.out.println(k2 + "\t" + k2.getClass().getSimpleName());
System.out.println(k3 + "\t" + k3.getClass().getSimpleName());
}
// 方法的调用
ProductSetter.pringType(1, "hello", false);
// 输出结果
1 Integer
hello String
false Boolean
注意：
// 在泛型类中无法添加静态的 带有泛型成员方法，但可以添加静态的 泛型方法
public class Test<T> {
// 带有泛型的成员方法
// 错误
public static T getKey(T key) {
return key;
}
// 泛型方法
// 正确
public static <E> E getKey(E key) {
return key;
}
}
泛型方法中的可变参数
public class MyTest {
public static void main(String[] args) {
MyTest.print(1, 2, 3);
}
/**
* 泛型方法中的可变长参数
* @param value
* @param <E>
*/
public static <E> void print(E ... value) {
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
System.out.println(value[i]);
}
}
}
总结：
泛型方法能使方法独立于类而产生变化。
如果 static 方法要使用泛型能力，就必须使其成为泛型方法。
类型通配符
类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型实参。
类型通配符是类型实参，而不是类型形参。
我们先来定义一个简单的泛型类：
public class Box<T> {
private T width;
public static void showBox(Box<Number> box) {
Number width = box.getWidth();
System.out.println(width);
}
public T getWidth() {
return width;
}
public void setWidth(T width) {
this.width = width;
}
}
main方法：
public static void main(String[] args) {
Box<Number> box1 = new Box<Number>();
box1.setWidth(100);
showBox(box1);
}
当我们在 main 方法中增加这一段代码时，就会报错
Box<Integer> box2 = new Box<>(); box2.setWidth(200); showBox(box2);
虽然 Integer 类继承自 Number 类，但在类型通配符中不存在继承这一概念！
也许你会使用方法的重载，但是 在同一个泛型类中，根据不同数据类型创建的对象，本质上是同一类型，公用同一个类模板，所以无法通过方法的重载，传递不同的泛型类型。
这时可以使用类型通配符 ?，来代表具体的类型实参！
public static void showBox(Box<?> box) {
Object width = box.getWidth();
System.out.println(width);
}
类型通配符的上限
在我们上面的showBox()代码中，发现 box.getWidth()得到的还是Object类型，这和我们不使用类型通配符，得到的结果是一样的。这时我们可以使用类型通配符的上限。
语法：
类/接口 <? entends 实参类型>
要求该泛型的类型，只能是实参类型，或者是实参类型的子类类型。
public static void showBox(Box<? extends Number> box) {
Number width = box.getWidth();
System.out.println(width);
}
public static void main(String[] args) {
Box<Integer> box2 = new Box<>();
box2.setWidth(200);
showBox(box2);
}
使用类型通配符的下限，无法得知该类型具体是指定的类型，还是该类型的子类类型，因此无法在 List 集合中执行添加该类或者该类子类的操作！
public static void showAnimal(List<? extends Cat> list) {
// 错误
list.add(new Cat());
list.add(new MiniCat());
}
类型通配符的下限
语法
类/接口 <? super 实参类型>
要求该泛型的类型，只能是实参类型，或者是实参类型的父类类型。
下面通过 TreeSet 集合中的一个构造方法来进一步理解 类型通配符的下限
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
this(new TreeMap<>(comparator));
}
首先是一个Animal类，只有一个 name 属性
public class Animal {
private String name;
public Animal(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Animal{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
然后它的一个子类，Cat添加一个属性：age
public class Cat extends Animal {
private int age;
public Cat(String name, int age) {
super(name);
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Cat{" +
"age=" + age +
'}';
}
}
最后是 Cat 的子类，MiniCat，再添加一个属性 level
public class MiniCat extends Cat {
private int level;
public MiniCat(String name, int age, int level) {
super(name, age);
this.level = level;
}
public int getLevel() {
return level;
}
public void setLevel(int level) {
this.level = level;
}
@Override
public String toString() {
return "MiniCat{" +
"level=" + level +
'}';
}
}
测试，首先我们要在MyTest类通过静态内部类的方式，实现比较的接口，在构造TreeSet时，传递比较器
public class MyTest {
public static void main(String[] args) {
// 正常
// TreeSet<Cat> animals = new TreeSet<Cat>(new Comparator1());
// 正常
TreeSet<Cat> animals = new TreeSet<Cat>(new Comparator2());
// 报错
// TreeSet<Cat> animals = new TreeSet<Cat>(new Comparator3());
List<Cat> list = Arrays.asList(new Cat("a", 12), new Cat("c", 9), new Cat("b", 20));
animals.addAll(list);
animals.forEach(System.out::println);
}
public static class Comparator1 implements Comparator<Animal> {
@Override
public int compare(Animal o1, Animal o2) {
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
}
public static class Comparator2 implements Comparator<Cat> {
@Override
public int compare(Cat o1, Cat o2) {
return o1.getAge() - o2.getAge();
}
}
public static class Comparator3 implements Comparator<MiniCat> {
@Override
public int compare(MiniCat o1, MiniCat o2) {
return o1.getLevel() - o2.getLevel();
}
}
}
结论：
通过以上的比较，我们可以看出，类型通配符的下限，只能传递实参类型的或者实参类型的父类类型。
我们每次比较使用的都是 Cat 类型，但在 Comparator1比较的是 Animal 中的 name 属性，这是因为 我们在初始化 Cat 对象的时候，一定会先初始化 Animal 对象，也就是创建子类对象的时候，一定会先创建父类对象，所以才可以进行比较。
如果是使用 类型通配符的上限，在创建对象时，比较的是该类的子类对象中的属性，就会造成空指针异常！也就是Comparator3无法使用的原因， 所以在 TreeSet 中才会使用 <? super E> ，类型通配符的下限。
类型擦除
泛型是Java 1.5 引进的概念，在这之前是没有泛型的，但是，泛型代码能够很好地和之前的代码兼容。那是因为，泛型信息只存在编译阶段，在进入 JVM 之前，与泛型相关的信息会被擦除掉，我们称之为——类型擦除。
无限类型擦除
先定义一个泛型类：
public class Erasure<T> {
private T key;
public T getKey() {
return key;
}
public void setKey(T key) {
this.key = key;
}
}
输出结构：
public static void main(String[] args) {
Erasure<Integer> erasure = new Erasure<>();
Class<? extends Erasure> cls = erasure.getClass();
Field[] fields = cls.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
System.out.println(field.getName() + ":" + field.getType().getSimpleName()); // key:Object
}
}
可以发现在编译完成后的字节码文件中，T --> Object 类型
有限类型擦除
还是刚才的泛型类，只不过加了泛型的上限
public class Erasure<T extends Number> {// ...}
测试不变，输出结果：
key:Number
当我们指定了泛型的上限时，它会将我们的泛型擦除为上限类型
同样对泛型方法，也是一样的道理
// 泛型方法
public <E extends List> E test(E t) {
return t;
}
Method[] methods = cls.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println(method.getName() + ":" + method.getReturnType().getSimpleName());
}
// 输出结果
// getKey:Number
// test:List
// setKey:void
桥接方法
泛型接口
public interface Info<T> {
T test(T value);
}
泛型接口的实现类
public class InfoImpl implements Info<Integer> {
@Override
public Integer test(Integer value) {
return value;
}
}
测试
public static void main(String[] args) {
Class cls = InfoImpl.class;
Method[] methods = cls.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println(method.getName() + ":" + method.getReturnType().getSimpleName());
}
}
// 输出结果：
// test:Integer
// test:Object
原本 InfoImpl 中只是实现了 Info 接口中的一个方法，但通过反射却拿到了两个方法。其中返回值为 Object 的方法就是桥接方法。
在编译完成后，类型擦除的结果是这样的：
public interface Info {
Object test(Object value);
}
public class InfoImpl implements Info {
public Integer test(Integer value) {
return value;
}
// 桥接方法：保持接口和类的实现关系
@Override
public Object test(Object value) {
return (Integer)value;
}
}
泛型数组
开发中，一般常用的是泛型集合
泛型数组的创建：
可以声明带泛型的数组引用，但是不能直接创建带泛型数组对象。
可以通过 java.lang.reflect.Array 的 newInstance(Class<T>, int)创建 T[ ] 数组。
// 可以创建带泛型的数组引用 ArrayList<String>[] arrayLists1 = new ArrayList[3]; // 无法创建带泛型的数组对象 ArrayList<String>[] arrayLists2 = new ArrayList<String>[3];
简单使用 java.lang.reflect.Array 的 newInstance(Class<T>, int)创建 T[ ] 数组。 封装一个泛型数组
public class GenericArray<T> {
private T[] array;
public GenericArray(Class cls, int length) {
this.array = (T[]) Array.newInstance(cls, length);
}
public void put(int index, T item) {
this.array[index] = item;
}
public T get(int index) {
return this.array[index];
}
public T[] getArray() {
return this.array;
}
public static void main(String[] args) {
GenericArray<String> ga = new GenericArray<>(String.class, 3);
ga.put(0, "白虎");
ga.put(1, "青龙");
ga.put(2, "朱雀");
System.out.println(Arrays.toString(ga.getArray()));
}
}
泛型和反射
反射常用的泛型类：
Class
Constructor
通过反射创建对象，带泛型和不带泛型
Class<Cat> catClass1 = Cat.class;
try {
Constructor<Cat> c1 = catClass1.getConstructor();
Cat cat = c1.newInstance();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
Class catClass2 = Cat.class;
try {
Constructor c2 = catClass2.getConstructor();
Object cat2 = c2.newInstance();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
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