手把手教你打死Java中的纸老虎

上一篇 / 下一篇  2021-09-10 10:07:48

  泛型,其实算是Java当中比较难的语法了,很多人一开始都对其一知半解,也很害怕阅读带泛型的源码,虽然看起来语法很难,但当你理解后会觉得很简单,其实只是一个纸老虎罢了。下面,我将会用非常简单易懂的方式带你去理解它,相信你在认真看完后会有非常大的收获,从此不会再畏惧它!
  一. 泛型的定义
  这里大家可以不必去看网上的有些定义,因为相对于比较学术化,只需记住泛型可以在程序设计中指定某种类型,让程序的设计更加规范化即可
  二. 为什么要用到泛型
  了解到了泛型是什么后,那我们来讨论讨论为什么要用泛型这个语法,这个语法到底是干什么的?别急,下面,我先给大家举一个例子:
  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]; 
      } 
  } 
  大家可以看看这是在干什么呢?这是我们自己写了一个栈,然后将栈里的数组类型设置成Object类型,这样的话这个栈里任意类型的数据都可以存放了(Object类是任何类的父类,不管插入什么类型的数据,都可以发生向上转型)
  下面,我们来测试一下:
  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,我们可以向自己写的栈里放入整形以及字符串等等任何类型的数据,但注意一下取出数据的时候要进行强制类型转换
  以上这样写,可以向栈里存放任何类型的数据,比较通用,其优点也可以变成缺点,正因为太通用了,使代码的规范性降低,看起来比较凌乱,这时候,我们可以考虑使用泛型,这样可以在类中或者Java集合中存放特定的数据(使用Java集合时,一般都要用到泛型,而自定义的类型中可以使用泛型也可以不使用)
  三. 泛型的写法
  以自定义的类型为例,写法为在类名后面加上尖括号,里面写上一个字母(注意,此处写任何字母都可以,只起到一个标记这个类为泛型类的作用)
  class Stack 
  而在new对象时,以栈里只能存放整形为例,前面的尖括号必须写基本数据类型对应的包装类,而后面的尖括号可以不用写,示例如下:
  Stack stack = new Stack<>(); 
  补一下Java中的基本数据类型与对应的包装类:
  因此,我们前面写的自定义的栈可以写成以下形式(以存放整形为例):
  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); 
  特别注意此处:public Stack() { this.objects = (T[])new Object[10]; }
  这里不能写成this.objects=new T[10];
  原因:
  1.不能new泛型类型的数组
  2.也可理解为泛型是先检查后编译的,如果new泛型类型的数组的话,编译器检查时并不知道T是什么类型的,因此会报错。而编译的时候才会进行擦除机制,都会将其转换为Object类型
  3.正因为有这个擦除机制,这里才能进行数组整体强制类型转换(一般数组不能整体进行强制类型转换),因为泛型只是在编译的时候起作用,而实际运行时都会被擦除成Object类型,即实际运行时是没有泛型这个概念的,也即实际运行时类型都是一样的,所以T本质上是object类型的,所以此代码等价于不进行强制类型转换!!!
  4.而直接指定泛型的代码(不是T) 比如:Stack和Stack都是在运行时直接把尖括号里的类型擦掉了,可以看到直接打印的结果(并没有打印出类型):
  此处注意多理解理解:
  四. 泛型的使用实例
  1. 求最大值
  以上就是泛型的一个重要知识点了,但光看是不够的,还是得通过例子让大家有一个更为深入的理解,比如,如何写一个泛型类来求数组的最大值呢?
  基本的框架大概是这样的:(没看懂的小可爱好好看看上面讲的内容哦)
  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; 
      } 
  } 
  但是此代码if(max < array[i])会报错,为什么呢?因为将来给T传的值一定是一个引用类型,引用类型不能直接比较大于或者小于的,是要用Comparable或Comparator接口里的方法比较的,因为泛型在编译的时候会被擦除成Object类型,但Object类本身并没有实现Comparable或Comparator接口,所以我们要控制其不要擦除到Object类,所以要给泛型指定一个边界。
  具体写法如下:
  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,此代码代表的意思为T这个泛型类会擦除到实现了Comparable接口的地方,换句话说,这个T类型一定是实现了Comparable接口的
  同理:这个代码public class MyArrayList { ... }代表E为Number的子类或Number本身
  下面让我们来用一下:
  Algorithm<Integer> algorithm1 = new Algorithm<>(); 
         Integer[] integers = {1,2,13,4,5}; 
         Integer ret = algorithm1.findMax(integers); 
         System.out.println(ret); 
  运行结果如下:
  成功了!
  2. 优化
  经过上面的努力,我们已经写出了一个泛型类来求一个数组的最大值了,但是,上面的例子是一个整形数组,那么我们能不能在数组里存放别的类型去比较呢?答案是可以的,但是我们还得去new一个对象,例如:Algorithm algorithm2 = new Algorithm<>();这样很麻烦。但是我们可以将求最大值的方法设置成静态的class Algorithm2 ,因为是静态的方法,不需要new对象,所以就没有在new对象时指定泛型的过程了,所以没必要给方法后加尖括号,但是去掉之后,代码又会被错:
  我们可以这样修改:
  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
  下面继续带大家来用一下:
  public static void main(String[] args) { 
          Integer[] integers = {1,2,13,4,5}; 
          //会根据形参的类型推导出整个泛型的类型参数 
          Integer ret = Algorithm2.findMax(integers); 
          System.out.println(ret); 
          Integer ret2 = Algorithm2.<Integer>findMax(integers); 
          System.out.println(ret2); 
      } 
  注意,ret1写法和ret2写法是一样的,都可以
  打印结果如下:
  五. 通配符
  1. 基本写法
  通配符也是泛型的一种,下面我们来写一个泛型方法来打印集合中的元素。
  class Test { 
   
      public static<T> void print(ArrayList<T> list) { 
   
          for (T t : list) { 
              System.out.println(t); 
          } 
      } 
  这个写法很简单,上文都讲过了,那么让我们来试着用一下吧:
  public static void main(String[] args) { 
          ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(); 
          list.add(1); 
          list.add(2); 
          list.add(3); 
          Test.print(list); 
      } 
  打印的结果如下:
  除了以上这种写法,我们还可以将其改成通配符的写法,先给大家上代码:
  //?代表通配符  擦除机制  Object 
      public static void print2(ArrayList<?> list) { 
          for (Object t : list) { 
              System.out.println(t); 
          } 
      } 
  } 
  此处for (Object t : list)必须这样写,因为通配符也是有擦除机制的,会在编译器编程Object类型。
  2. 上界
  示例: 
  public static void printAll(MyArrayList list) {  
  ...  
  } 
   
  xxxxxxxxxxbr public static void printAll(MyArrayList list) {br...br } 
  代表可以传入类型实参是 Number 子类的任意类型的 MyArrayList所以以下调用都是正确的:
  printAll(new MyArrayList());  
  printAll(new MyArrayList());  
  printAll(new MyArrayList()); 
   
  xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList()); 
  以下调用都是错误的:
  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类似
  · 示例: 
  public static void printAll(MyArrayList list) {  
  ...  
  } 
   
  xxxxxxxxxxbr public static void printAll(MyArrayList list) {br...br} 
  代表可以传入类型实参是 Integer 父类的任意类型的 MyArrayList所以以下调用是正确的:
  printAll(new MyArrayList());  
  printAll(new MyArrayList());  
  printAll(new MyArrayList()); 
   
  xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList()); 
  以下调用是错误的:
  printAll(new MyArrayList());  
  printAll(new MyArrayList()); 
   
  xxxxxxxxxxbr printAll(new MyArrayList());brprintAll(new MyArrayList()); 
  六. 泛型的限制 
  学习完后,我们应该注意泛型使用过程中以下一些限制:
  · 泛型类型参数不支持基本数据类型
  · 无法实例化泛型类型的对象
  · 无法使用泛型类型声明静态的属性
  · 无法使用 instanceof 判断带类型参数的泛型类型(因为被擦除机制擦除了)
  · 无法创建泛型类数组
  · 无法 create、catch、throw 一个泛型类异常(异常不支持泛型)
  · 泛型类型不是形参一部分,无法重载
  好啦,本次泛型知识点的分享就先告一段落了,整理不易,但如果能帮到大家很开心了。也希望大家多理解理解,不论是刚开始学习还是复习,都值得仔细揣摩哦!一起加油吧!

TAG: 软件开发 Java

 

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  • 更新时间: 2021-11-22

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