【Java -- 基础】深入探索 -- 泛型

一、前言

泛型在 java 中有很重要的地位，在面向对象编程及各种设计模式中有非常广泛的应用。
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）。
泛型的本质是为了参数化类型（在不创建新的类型的情况下，通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型）。也就是说在泛型使用过程中，操作的数据类型被指定为一个参数，这种参数类型可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

一个示例

List arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("aaaa");
arrayList.add(100);
for(int i = 0; i< arrayList.size();i++){
String item = (String)arrayList.get(i);
Log.d("泛型测试","item = " + item);
}

毫无疑问，程序的运行结果会崩溃:
​​​java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String​​ ArrayList 可以存放任意类型，例子中添加了一个 String 类型，添加了一个 Integer类型，再使用时都以 String 的方式使用，因此程序崩溃了。为了解决类似这样的问题（在编译阶段就可以解决），泛型应运而生。

我们将第一行声明初始化list的代码更改一下，编译器会在编译阶段就能够帮我们发现类似这样的问题。

List<String> arrayList = new ArrayList<String>();
...
//arrayList.add(100); 在编译阶段，编译器就会报错

二、泛型的使用

泛型有三种使用方式，分别为：泛型类、泛型接口、泛型方法

1. 泛型类

泛型类型用于类的定义中，被称为泛型类。通过泛型可以完成对一组类的操作对外开放相同的接口。最典型的就是各种容器类，如：List、Set、Map。
简单示例
泛型类：

public class Generic<T>{
//key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定
private T key;

public Generic(T key) { //泛型构造方法形参key的类型也为T，T的类型由外部指定
this.key = key;
}

public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T，T的类型由外部指定
return key;
}
}

简单使用：

Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);
//传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为String.
Generic<String> genericString = new Generic<String>("key_vlaue");
Log.d("泛型测试","key is " + genericInteger.getKey());
Log.d("泛型测试","key is " + genericString.getKey());

输出结果：

03-12 09:20:04.432 13063-13063/? D/泛型测试: key is 123456
03-12 09:20:04.432 13063-13063/? D/泛型测试: key is key_vlaue

注意：

• 泛型的类型参数只能是类类型，不能是简单类型。
• 不能对确切的泛型类型使用instanceof操作。如下面的操作是非法的，编译时会出错。
  ​​​if(ex_num instanceof Generic<Number>){ }​​

2. 泛型接口

定义接口：

//定义一个泛型接口
public interface Generator<T> {
public T next();
}

当实现泛型接口的类，未传入泛型实参时：

class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
@Override
public T next() {
return null;
}
}

当实现泛型接口的类，传入泛型实参时：

public class FruitGenerator implements Generator<String> {

private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};

@Override
public String next() {
Random rand = new Random();
return fruits[rand.nextInt(3)];
}
}

3. 泛型方法

泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型 。
基本用法：

public class GenericTest {
//这个类是个泛型类，在上面已经介绍过
public class Generic<T>{
private T key;

public Generic(T key) {
this.key = key;
}

//我想说的其实是这个，虽然在方法中使用了泛型，但是这并不是一个泛型方法。
//这只是类中一个普通的成员方法，只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。
//所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。
public T getKey(){
return key;
}

/**
* 这个方法显然是有问题的，在编译器会给我们提示这样的错误信息"cannot reslove symbol E"
* 因为在类的声明中并未声明泛型E，所以在使用E做形参和返回值类型时，编译器会无法识别。
public E setKey(E key){
this.key = keu
}
*/
}

/**
* 这才是一个真正的泛型方法。
* 首先在public与返回值之间的<T>必不可少，这表明这是一个泛型方法，并且声明了一个泛型T
* 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置.
* 泛型的数量也可以为任意多个
* 如：public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){
* ...
* }
*/
public <T> T showKeyName(Generic<T> container){
System.out.println("container key :" + container.getKey());
//当然这个例子举的不太合适，只是为了说明泛型方法的特性。
T test = container.getKey();
return test;
}

//这也不是一个泛型方法，这就是一个普通的方法，只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。
public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}

//这也不是一个泛型方法，这也是一个普通的方法，只不过使用了泛型通配符?
//同时这也印证了泛型通配符章节所描述的，?是一种类型实参，可以看做为Number等所有类的父类
public void showKeyValue2(Generic<?> obj){
Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}

/**
* 这个方法是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'E' "
* 虽然我们声明了<T>,也表明了这是一个可以处理泛型的类型的泛型方法。
* 但是只声明了泛型类型T，并未声明泛型类型E，因此编译器并不知道该如何处理E这个类型。
public <T> T showKeyName(Generic<E> container){
...
}
*/

/**
* 这个方法也是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'T' "
* 对于编译器来说T这个类型并未项目中声明过，因此编译也不知道该如何编译这个类。
* 所以这也不是一个正确的泛型方法声明。
public void showkey(T genericObj){

}
*/

public static void main(String[] args) {


}
}

三、小结

无论何时，如果你能做到，你就该尽量使用泛型方法。也就是说，如果使用泛型方法将整个类泛型化，那么就应该使用泛型方法。另外对于一个static的方法而已，无法访问泛型类型的参数。所以如果 static 方法要使用泛型能力，就必须使其成为泛型方法。