泛型的深入研究——面试时说出能加分

2019/04/10 10:10
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    我们可以在定义集合时设置泛型这样的约束,也可以在定义类和方法时加上泛型,这样能提升类和方法的灵活性。此外我们还可以在定义泛型时加上继承和通配符。在平时的培训中,我曾发现初学者对一些复杂的泛型(其实也不复杂,只不过是较少用)感到困惑。这里就通过一些案例展示泛型在项目里的常见用法。    

1 泛型可以作用在类和接口上

    泛型作用在类上的案例,比如在项目里,我们需要定义一个仓库类(WareHouse),会用一个列表来表示仓库里存放的东西。在定义仓库类时,我们可以通过泛型来指定列表里能容纳的数据类型。请看如下的GenericClass.java例子。    

1	//省略import集合包的代码
2	//请注意在定义类时,直接加上了泛型T
3	class WareHouse<T>{
4	  	private List<T> productList;//请注意这里的泛型是T,和第3行一致
5		 	public List<T> getProductList() 
6	    {return productList; }
7	  	public void setProductList(List<T> productList) 
8	    {this.productList = productList;}
9	     //构造函数
10	    	public WareHouse()
11		    {productList = new ArrayList<T>();}
12	     //添加元素的方法,请注意参数类型是T
13			void addItem(T item)
14		    {productList.add(item);	}
15	     //打印所有的对象
16			public void printAllItems()  {
17	       //T作用到了迭代器上
18			Iterator<T> it = productList.iterator();
19			while(it.hasNext())
20			{System.out.println(it.next().toString());}
21		}	
22	}

    在第3行定义WareHourse这个类时,我们加上了泛型约束T,而在这个类的属性和方法里,我们又多处用到了这个泛型T。比如,在第4行里通过T来创建一个含泛型约束的List,在第13行添加元素的方法里,参数是T,在第16行打印所有对象的printAllItems方法里,我们在第18行创建迭代器时,也用到了泛型T。

    我们也可以把T修改成E等字符,但一旦定义成T,那么在使用时,就需要和这个字符”T”相匹配。    

23	class Item{
24	//货物名称 
25		private String itemName;
26	//构造函数
27		public Item(String name)
28		{this.itemName = name;}
29	//针对属性的get方法
30		public String getItemName() 
31	{return itemName;	}
32	//针对属性的set方法
33		public void setItemName(String itemName) 
34	{this.itemName = itemName;	}
35	//重写了toString方法
36		public String toString()
37		{return this.itemName; 	}
38	}

    随后我们在第23到38行定义了一个用于描述仓库货物的Item类,在其中的第25行,我们通过itemName这个属性来定义该货物的名字。    

39	public class GenericClass {
40		public static void main(String[] args) {
41	     //这里传入的泛型种类是String
42			WareHouse<String> wh = new WareHouse<String>();		
43			wh.addItem("Java");
44			wh.addItem("C#");
45			wh.printAllItems();//能输出Java和C#
46			//接下来我们创建两个Item对象
47			Item bookItem = new Item("Book");
48			Item carItem = new Item("Car");
49	     //这里的泛型种类是Item
50			WareHouse<Item> itemWh = new WareHouse<Item>();
51			itemWh.addItem(bookItem);
52			itemWh.addItem(carItem);
53			itemWh.printAllItems(); //输出是Book和Car
54		}
55	}

    我们在main函数里用到了这个带泛型的WareHouse类。在第42行里,我们实例化wh对象时,指定了该对象的泛型类型是String,也就是说,在WareHouse这个类里,所有带“T”的地方都可以用String来替代。比如private List<T> productList;可以被替代成private List<String> productList。之后在第43和44行里,我们调用了addItem方法添加对象,并在第45行通过了printAllItems方法输出了存储在wh里的所有商品。

    在第50行里,我们指定了泛型类型是自定义的Item;如是,在第51和52行调用addItem方法时,传入的参数就需要是Item类型了。

    在这个例子中,我们把泛型作用到类上。如此,我们就可以用比较灵活的方式来定义类里的数据类型,从而这个类也有比较高的通用性。

    泛型也可以作用到接口上,这个语法点和作用到类上的很相似,就不示例了。

    此外,在上述代码里,我们也见到了泛型作用到方法上的基本用法,比如我们让泛型作用到类的返回类型上。代码如下:

    public List<T> getProductList()

    也可以让泛型作用到方法的参数类型上,代码如下:

    void addItem(T item)

2 泛型的继承和通配符

    在定义泛型时,我们可以通过extends来限定泛型类型的上限,也可以通过super来限定下限,这两个限定字一般会和?等关键字搭配使用。

    比如有这样的代码List<? super Father> dest,这里,super包含“高于”的意思,? Super Father就表示dest存放的对象应当“以Father为子类”;换句话说,在dest里,可以存放任何子类是Father类的对象。

    再来看个extends的用法。比如有这样的代码,List<? extends Father> src,extends用来表示继承,这里的src可以存放以”Father”为父类的对象;也就是说,src可以存放任何Father对象的子类。

    在实际的项目里,我们一般从List<? extends Father> src这类的集合里读元素,而从List<? super Father> dest这样的集合里写元素。通过下面的GenericExtends.java例子,再来了解extends,super和?的用法。    

1	import java.util.ArrayList;
2	import java.util.List;
3	//定义一个空的父类和空的子类
4	class Father{ }
5	class Son extends Father{}
6	//这是个包含main方法的主类
7	public class GenericExtends {
8	   //这个方法里,将把src里的对象复制到dest里   
9	   static void copy(List<? super Father> dest, 
10	                    List<? extends Father> src) {  
11	        for (int i=0; i<src.size(); i++)
12	        {  dest.add(src.get(i));    }
13	    }

    在第9行copy方法的两个参数里,我们看到了两个包含extends和super泛型的参数。在方法体的for循环里,我们的做法符合刚才讲到的原则:从带extends泛型的集合里读,往带super泛型的集合里写。    

14   public static void main(String[] args) {
15	     Father f = new Father();
16			Son s = new Son();
17	     //创建了一个带Father泛型的集合,并向其中放了一个元素
18			List<Father> srcFatherList = new ArrayList<Father>();
19			srcFatherList.add(f);		
20			List<Father> destFatherList = new ArrayList<Father>();
21	     //通过copy方法,把元素复制进了destFatherList里
22			copy(destFatherList,srcFatherList);
23	     //这里的输出是1,说明copy方法成功地往destFatherList里写了元素
24			System.out.println(destFatherList.size());		
25		}
26	}

    在定义方法的参数时,我们可以用带extends和super的泛型来确保输入参数类型的准确性。除此之外,这两种泛型的用处不大,比如在main函数的第22行里,调用copy方法时,我们传入的参数都是List<Father>类型。

    下面我们来展示些错误的用法:

    错误用法一:用带问号的类型实例化集合对象。

1   List<?> list = new ArrayList<String>(); //正确

2   //List<?> list = new ArrayList<?>(); //错误

    第1行里,虽然在等号的左边我们用到了问号,但在右边,我们确立了泛型类型是String,这个是正确的。与之相比,在等号的左边和右边我们都用了问号,这是错误的,因为编译器不知道list集合该采用哪种泛型类型。

    错误用法二:向包含<? extends Father>泛型的集合里写。

1    List<? extends Father> list = new ArrayList<Father>();

2    //list.add(f); //error

    第2行会报语法错,原因是编译器不知道这个基于Father的子类型究竟是什么;因为没法确定,为了保证类型安全,所以就不允许往里面加数据。”

    错误用法三:从包含<? super Father>泛型的集合里读。

    1             List<? super Father> list1 = new ArrayList<Father>();

    2             list.add(f); //正确

    3             //list.get(0);//错误

    第3行会报语法错,原因是编译器不知道该用哪种Father的父类来接收get的返回值;于是,同样为了保证类型安全,所以就不允许读。

    从上述的第二和第三种错误的用法里,我们能感受到,extends和super这两种定义泛型的用法除了在定义方法参数之外,还真没其他合适的用途。

原文出处:https://www.cnblogs.com/JavaArchitect/p/12242126.html

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