看完后讓你成為武松，手把手教你打死Java中的紙老虎
泛型，其實算是Java當中比較難的語法了，很多人一開始都對其一知半解，也很害怕閱讀帶泛型的源碼，雖然看起來語法很難，但當你理解后會覺得很簡單，其實只是一個紙老虎罷了。下面，我將會用非常簡單易懂的方式帶你去理解它，相信你在認真看完后會有非常大的收獲，從此不會再畏懼它!
一. 泛型的定義
這里大家可以不必去看網上的有些定義，因為相對于比較學術化，只需記住泛型可以在程序設計中指定某種類型，讓程序的設計更加規范化即可
二. 為什么要用到泛型
了解到了泛型是什么后，那我們來討論討論為什么要用泛型這個語法，這個語法到底是干什么的?別急，下面，我先給大家舉一個例子：
- class Stack {
- public Object[] objects;
- public int top;
- public Stack() {
- this.objects =new Object[10];
- }
- public void push(Object obj) {
- objects[this.top++] = obj;
- }
- public Object get() {
- return objects[this.top-1];
- }
- }
大家可以看看這是在干什么呢?這是我們自己寫了一個棧，然后將棧里的數組類型設置成Object類型，這樣的話這個棧里任意類型的數據都可以存放了(Object類是任何類的父類，不管插入什么類型的數據，都可以發生向上轉型)
下面，我們來測試一下：
- public class Test {
- public static void main(String[] args) {
- Stack stack=new Stack();
- stack.push(1);
- stack.push(2);
- stack.push("123");
- String str=(String)stack.get();
- }
- }
可以看到，我們可以向自己寫的棧里放入整形以及字符串等等任何類型的數據，但注意一下取出數據的時候要進行強制類型轉換
以上這樣寫，可以向棧里存放任何類型的數據，比較通用，其優點也可以變成缺點，正因為太通用了，使代碼的規范性降低，看起來比較凌亂，這時候，我們可以考慮使用泛型，這樣可以在類中或者Java集合中存放特定的數據(使用Java集合時，一般都要用到泛型，而自定義的類型中可以使用泛型也可以不使用)
三. 泛型的寫法
以自定義的類型為例，寫法為在類名后面加上尖括號，里面寫上一個字母(注意，此處寫任何字母都可以，只起到一個標記這個類為泛型類的作用)
- class Stack
而在new對象時，以棧里只能存放整形為例，前面的尖括號必須寫基本數據類型對應的包裝類，而后面的尖括號可以不用寫，示例如下：
- Stack stack = new Stack<>();
補一下Java中的基本數據類型與對應的包裝類：
因此，我們前面寫的自定義的棧可以寫成以下形式(以存放整形為例)：
- class Stack<T> {
- public T[] objects;
- public int top;
- public Stack() {
- this.objects = (T[])new Object[10];
- }
- public void push(T obj) {
- objects[this.top++] = obj;
- }
- public T get() {
- return objects[this.top-1];
- }
- }
- Stack<Integer> stack = new Stack<>();
- stack.push(1);
- stack.push(2);
- int ret = stack.get();
- System.out.println(ret);
特別注意此處：public Stack() { this.objects = (T[])new Object[10]; }
這里不能寫成this.objects=new T[10];
原因：
- 不能new泛型類型的數組
- 也可理解為泛型是先檢查后編譯的，如果new泛型類型的數組的話，編譯器檢查時并不知道T是什么類型的，因此會報錯。而編譯的時候才會進行擦除機制，都會將其轉換為Object類型
- 正因為有這個擦除機制，這里才能進行數組整體強制類型轉換(一般數組不能整體進行強制類型轉換)，因為泛型只是在編譯的時候起作用，而實際運行時都會被擦除成Object類型，即實際運行時是沒有泛型這個概念的，也即實際運行時類型都是一樣的，所以T本質上是object類型的，所以此代碼等價于不進行強制類型轉換!!!
- 而直接指定泛型的代碼(不是T) 比如：Stack和Stack都是在運行時直接把尖括號里的類型擦掉了，可以看到直接打印的結果(并沒有打印出類型)：
此處注意多理解理解
四. 泛型的使用實例
1. 求最大值
以上就是泛型的一個重要知識點了，但光看是不夠的，還是得通過例子讓大家有一個更為深入的理解，比如，如何寫一個泛型類來求數組的最大值呢?
基本的框架大概是這樣的：(沒看懂的小可愛好好看看上面講的內容哦)
- class Algorithm<T extends Comparable<T>> {
- public T findMax(T[] array) {
- T max = array[0];
- for (int i = 1; i < array.length; i++) {
- if(max < array[i]) {
- max = array[i];
- }
- }
- return max;
- }
- }
但是此代碼if(max < array[i])會報錯，為什么呢?因為將來給T傳的值一定是一個引用類型，引用類型不能直接比較大于或者小于的，是要用Comparable或Comparator接口里的方法比較的，因為泛型在編譯的時候會被擦除成Object類型，但Object類本身并沒有實現Comparable或Comparator接口，所以我們要控制其不要擦除到Object類，所以要給泛型指定一個邊界
具體寫法如下：
- class Algorithm<T extends Comparable<T>> {
- public T findMax(T[] array) {
- T max = array[0];
- for (int i = 1; i < array.length; i++) {
- //max < array[i]
- if(max.compareTo(array[i]) < 0) {
- max = array[i];
- }
- }
- return max;
- }
- }
- class Algorithm<T extends Comparable<T>>
注意，extends叫做上界，此代碼代表的意思為T這個泛型類會擦除到實現了Comparable接口的地方，換句話說，這個T類型一定是實現了Comparable接口的
同理：這個代碼public class MyArrayList { ... }代表E為Number的子類或Number本身
下面讓我們來用一下：
- Algorithm<Integer> algorithm1 = new Algorithm<>();
- Integer[] integers = {1,2,13,4,5};
- Integer ret = algorithm1.findMax(integers);
- System.out.println(ret);
運行結果如下：
成功了!
2. 優化
經過上面的努力，我們已經寫出了一個泛型類來求一個數組的最大值了，但是，上面的例子是一個整形數組，那么我們能不能在數組里存放別的類型去比較呢?答案是可以的，但是我們還得去new一個對象，例如：Algorithm algorithm2 = new Algorithm<>();這樣很麻煩。但是我們可以將求最大值的方法設置成靜態的class Algorithm2 ,因為是靜態的方法，不需要new對象，所以就沒有在new對象時指定泛型的過程了，所以沒必要給方法后加尖括號，但是去掉之后，代碼又會被錯：
我們可以這樣修改：
- class Algorithm2 {
- public static<T extends Comparable<T>> T findMax(T[] array) {
- T max = array[0];
- for (int i = 1; i < array.length; i++) {
- if(max.compareTo(array[i]) < 0) {
- max = array[i];
- }
- }
- return max;
- }
- }
此方法public static> T findMax(T[] array){}叫做泛型方法
下面繼續帶大家來用一下：
- public static void main(String[] args) {
- Integer[] integers = {1,2,13,4,5};
- //會根據形參的類型推導出整個泛型的類型參數
- Integer ret = Algorithm2.findMax(integers);
- System.out.println(ret);
- Integer ret2 = Algorithm2.<Integer>findMax(integers);
- System.out.println(ret2);
- }
注意，ret1寫法和ret2寫法是一樣的，都可以
打印結果如下：
五. 通配符
1. 基本寫法
通配符也是泛型的一種，下面我們來寫一個泛型方法來打印集合中的元素。
- class Test {
- public static<T> void print(ArrayList<T> list) {
- for (T t : list) {
- System.out.println(t);
- }
- }
這個寫法很簡單，上文都講過了，那么讓我們來試著用一下吧：
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
- list.add(1);
- list.add(2);
- list.add(3);
- Test.print(list);
- }
打印的結果如下：
除了以上這種寫法，我們還可以將其改成通配符的寫法，先給大家上代碼：
- //？代表通配符 擦除機制 Object
- public static void print2(ArrayList<?> list) {
- for (Object t : list) {
- System.out.println(t);
- }
- }
- }
此處for (Object t : list)必須這樣寫，因為通配符也是有擦除機制的，會在編譯器編程Object類型。
2. 上界
- 語法：
- 示例：
- public static void printAll(MyArrayList list) {
- ...
- }
- xxxxxxxxxxbr public static void printAll(MyArrayList list) {br...br }
代表可以傳入類型實參是 Number 子類的任意類型的 MyArrayList所以以下調用都是正確的：
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());
以下調用都是錯誤的：
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList ());
- xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());
3. 下界
下界和上界的用法很類似
- 語法：
- 示例：
- public static void printAll(MyArrayList list) {
- ...
- }
- xxxxxxxxxxbr public static void printAll(MyArrayList list) {br...br}
代表可以傳入類型實參是 Integer 父類的任意類型的 MyArrayList所以以下調用是正確的：
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());
以下調用是錯誤的：
- printAll(new MyArrayList());
- printAll(new MyArrayList());
- xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());
六. 泛型的限制
學習完后，我們應該注意泛型使用過程中以下一些限制：
-
泛型類型參數不支持基本數據類型
-
無法實例化泛型類型的對象
-
無法使用泛型類型聲明靜態的屬性
-
無法使用 instanceof 判斷帶類型參數的泛型類型(因為被擦除機制擦除了)
-
無法創建泛型類數組
-
無法 create、catch、throw 一個泛型類異常(異常不支持泛型)
-
泛型類型不是形參一部分，無法重載
好啦，本次泛型知識點的分享就先告一段落了，整理不易，但如果能幫到大家很開心了。也希望大家多理解理解，不論是剛開始學習還是復習，都值得仔細揣摩哦!一起加油吧!
