Java泛型总结之定义泛型接口、类和类型通配符

Java泛型总结之定义泛型接口、类和类型通配符

前言：在前面总结Collection接口时常常会用到泛型知识，以及在之前对Okhttp3进行封装时用上了泛型，封装需要泛型是因为工具类需要有通用性，适合各种自定义类的数据传入，所以需要有泛型思想。所以，我决心把泛型知识都梳理一遍，方便自己也尽量给同仁们一些帮助。

（一）初识泛型

（一）.为什么要使用泛型？我们看下面这个例子：

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
list.add("Hi");
list.add(100);

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String name = (String) list.get(i); // 出现异常
System.out.println("name:" + name);
}
}
}

对于集合List，里面元素默认为Object类，但是在循环过程中，List对加入的元素原始类型全给忘记了，只记得它们是Object类。所以在

String name = (String) list.get(i);

这行代码中，将Integer类型的数据错转为String，引发了ClassCastException，类型转换异常。

由此我们发现：当我们将一个对象放入集合中，集合不会记住此对象的类型，当再次从集合中取出此对象时，改对象的编译类型变成了Object类型，但其运行时类型仍然为其本身类型。

（二）.使用泛型

从Java5以后，Java引入了参数化类型，允许程序在创建集合时指定集合元素的类型。

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {
/*
List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
list.add("Hi");
list.add(100);
*/

List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("Hello");
list.add("Hi");
//list.add(100);   // 1  提示编译错误

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String name = list.get(i); // 2
System.out.println("name:" + name);
}
}
}

采用泛型写法后，在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误，通过List，直接限定了list集合中只能含有String类型的元素，从而在//2处无须进行强制类型转换，因为此时，集合能够记住元素的类型信息，编译器已经能够确认它是String类型了。

(三).定义泛型接口、类

我们来看一下List接口、Iterator接口、Map的源码片段

//定义接口时指定一个类型形参，该形参名为E
public interface List<E>{
//在该接口中，E可作为类型使用
//下面方法可以使用E作为参数类型

boolean add(E e);
Iterator<E> iterator();

}

//定义该接口时指定了两个类型形参，其形参名为K,V
public interface Map<K,V>{

//在该接口中K,V完全可以作为类型使用
Set<K> keySet();
V put(K key,V value);

}

我们看一个最简单的泛型小例子：

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {

Box<String> name = new Box<String>("corn");
System.out.println("name:" + name.getData());
}

}

class Box<T> {

private T data;

public Box() {

}

public Box(T data) {
this.data = data;
}

public T getData() {
return data;
}

}

由上面例子可知，允许在定义接口、类时声明类型形参，类型形参在整个接口，类体内都可当成类型使用。

（四）.从泛型类派生子类

当创建了带泛型声明的接口、父类之后，可以为该接口创建实现类，或从该父类派生子类。但是当用这些接口、父类时不能再包含类型参数。如下面代码为错：

//Apple类不能跟类型形参
public class A extends Apple<T>{}

必须改为如下代码：

//使用Apple类时，没有为T形参传入实际的类型参数
public class A extends Apple<String>{}

(五)并不存在泛型类

先看一个简单例子：

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {

Box<String> name = new Box<String>("corn");
Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);

System.out.println("name class:" + name.getClass());      // com.qqyumidi.Box
System.out.println("age class:" + age.getClass());        // com.qqyumidi.Box
System.out.println(name.getClass() == age.getClass());    // true

}

}

由此，我们发现，在使用泛型类时，虽然传入了不同的泛型实参，但并没有真正意义上生成不同的类型，传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个，即还是原来的最基本的类型（本实例中为Box），当然，在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。

究其原因，在于Java中的泛型这一概念提出的目的，导致其只是作用于代码编译阶段，在编译过程中，对于正确检验泛型结果后，会将泛型的相关信息擦出，也就是说，成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不会进入到运行时阶段。

【对此总结成一句话】：泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型，实际上都是相同的基本类型，不管泛型的类型形参传入哪一种类型实参，对于java来说，它们依然被当做一个类来处理，在内存中也只占用一块内存来处理。

(六).类型通配符

我们先来看这样一个片段

public void test(List<Object> c){

for(Object o : c ){
system.out.println(o);
}

}

上面代码看似没问题：

List<String> strList = new ArrayList<>();
test(strList);

上面程序发生编译错误，说明List《String 》对象无法被当成List《String》对象，也就是说List《String 》并不是List《String》对象的子类。

为了表示各种泛型List的父类，可以使用类型通配符。类型通配符是一个问号。类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型实参。注意了，此处是类型实参，而不是类型形参！

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {

Box<String> name = new Box<String>("corn");
Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);
Box<Number> number = new Box<Number>(314);

getData(name);
getData(age);
getData(number);
}

public static void getData(Box<?> data) {
System.out.println("data :" + data.getData());
}

}

(七).设定类型通配符的上限

在上面的例子中，如果需要定义一个功能类似于getData()的方法，但对类型实参又有进一步的限制：只能是Number类及其子类。此时，需要用到类型通配符上限。

public class GenericTest {

public static void main(String[] args) {

Box<String> name = new Box<String>("corn");
Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);
Box<Number> number = new Box<Number>(314);

getData(name);
getData(age);
getData(number);

//getUpperNumberData(name); // 1
getUpperNumberData(age);    // 2
getUpperNumberData(number); // 3
}

public static void getData(Box<?> data) {
System.out.println("data :" + data.getData());
}

public static void getUpperNumberData(Box<? extends Number> data){
System.out.println("data :" + data.getData());
}

}

（八）.设定类型形参的上限

Java不仅允许在使用通配符形参时设定上限，而且可以在定义类型形参时设定上限，用于传给该类型形参的实际类型要么是该上限类型，要么是该上限类型的子类。

public class Apple<T extends Number>{

T col;
public void static main(String[] args){
Apple<Integer> ai = new Apple<>();
Apple<Double> ad = new Apple<>();
//下面代码出现编译错误，下面代码试图把String类型传给T参数
Apple<String> as = new Apple<>();

}

}