Java泛型

(Updated: )
面试 › Java

通常我们在看一些源码时，发现全是T、？，晕乎乎的:sob:。于是，把泛型掌握好十分重要！

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什么是泛型

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。

泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

泛型有什么好处？写个例子一目了然：

我们要封装一个消息响应类：

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public class Result implements Serializable {

    // 响应码
    Integer code;

    // 是否成功
    Boolean success;

    // 返回体数据
    User user;

    public Result(Integer code, Boolean success, User user) {
        this.code = code;
        this.success = success;
        this.user = user;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Result{" +
                "code=" + code +
                ", success=" + success +
                ", user=" + user +
                '}';
    }

    public static void main(String[] args) {

        User user = new User(1, "Tony");
        Result result = new Result(200, true, user);
        System.out.println(result);

    }

}

class User implements Serializable {

    Integer id;

    String name;

    public User(Integer id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;

    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}
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Result{code=200, success=true, user=User{id=1, name='Tony'}}

进程已结束,退出代码0

呼~这样这个反应体就可以返回请求状态和用户信息了。可现在需求又需要返回关于手机的信息，那我们又得封装一个能返回手机信息的响应类了…到后面还有衣服、鞋子…那不得累死？这时候泛型登场了：

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public class Result<T> implements Serializable {

    // 响应码
    Integer code;

    // 是否成功
    Boolean success;

    // 返回体数据
    T data;

    public Result(Integer code, Boolean success, T data) {
        this.code = code;
        this.success = success;
        this.data = data;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Result{" +
                "code=" + code +
                ", success=" + success +
                ", data=" + data +
                '}';
    }

    public static void main(String[] args) {

        User user = new User(1, "Tony");
        Result<User> resultUser = new Result<>(200, true, user);
        System.out.println(resultUser);
        Phone phone = new Phone(999.99, "Yellow");
        Result<Phone> resultPhone = new Result<>(200, true, phone);
        System.out.println(resultPhone);

    }

}

class User implements Serializable {

    Integer id;

    String name;

    public User(Integer id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;

    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

class Phone implements Serializable {

    Double price;

    String color;

    @Override
    public String toString() {
        return "Phone{" +
                "price=" + price +
                ", color='" + color + '\'' +
                '}';
    }

    public Phone(Double price, String color) {
        this.price = price;
        this.color = color;
    }
}
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Result{code=200, success=true, data=User{id=1, name='Tony'}}
Result{code=200, success=true, data=Phone{price=999.99, color='Yellow'}}

进程已结束,退出代码0

可见，利用泛型，可以统一标识需要返回的实体类。不管你来什么类，我都可以给你塞进去！

第一次接触可能看不太明白，下面就详细讲解

泛型方法

你可以写一个泛型方法，该方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。

语法规则

  • 所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前

比如说这是一个用来打印数组的泛型方法：

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private static <E> void printArray(E[] inputArray)
  • 每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。

比如这个方法

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private static <E,T> void printArray(E[] inputArray, T data)

  • 类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。

  • 泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用型类型，不能是原始类型(int double char等)

泛型标记符

  • E Element 集合元素
  • T Type Java类
  • K Key 键
  • V Value 值
  • N Number 数值类型
  • ？ 表示不确定的Java类型

这些标记并不是限定只有对应的类型才能使用，即使你统一使用A-Z英文字母的其中一个，编译器也不会报错。之所以又不同的标记符，这是一种约定。在开发中很多规则都是一种约定，它能提高我们代码的可读性，方便团队见的合作开发

写个完整的例子：

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public class TFunction {

    public static void main(String[] args) {

        // 创建各种类型的数组
        Integer[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5};
        Double[] doubleArray = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4};
        Character[] charArray = {'H', 'E', 'L', 'L', 'O'};

        System.out.println("整型数组元素为:");
        printArray(intArray); // 传递一个整型数组

        System.out.println("\n双精度型数组元素为:");
        printArray(doubleArray); // 传递一个双精度型数组

        System.out.println("\n字符型数组元素为:");
        printArray(charArray); // 传递一个字符型数组

    }

    // 泛型方法
    private static <E> void printArray(E[] inputArray) {

        // 遍历打印数组
        Arrays.stream(inputArray).forEach(e -> {
            System.out.printf("%s ", e);
        });
        System.out.println();

    }
    
}

泛型类

泛型类的声明与非泛型类几乎相同，唯一的不同在于类名的后面添加了参数声明部分

这边就不举例子了，因为开篇的例子就是封装了一个泛型类，当时不太理解的可以再回去看一下

类型通配符

？

我们一般可以使用?来承接所有的引用类型，搬运一个菜鸟上的例子：

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public class GenericTest {
     
    public static void main(String[] args) {
        List<String> name = new ArrayList<String>();
        List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
        List<Number> number = new ArrayList<Number>();
        
        name.add("icon");
        age.add(18);
        number.add(314);
 
        getData(name);
        getData(age);
        getData(number);
       
   }
 
   public static void getData(List<?> data) {
      System.out.println("data :" + data.get(0));
   }
}
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data :icon
data :18
data :314

？extends T

这是泛型上边界：只有T对象的子类可以被传入

如果是? extends C，那么只有D和E允许被传入，否则会编译报错

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? super T

这是泛型下边界：只有T对象的父类可以被传入

如果是? super D，那么只有C和A允许被传入，否则会编译报错

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T 和 ？

不知道看到这里，有没有疑惑。T和?好像作用差不多啊，有什么区别？

这里解释一下，T一般作为泛型参数，而?是更多是用来一个不确定的引用类型，意会一下吧~~~

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T 和 Object

重头戏！！

知道的Object的同志都了解其是Java的超类（所有对象的父类），不了解的可以去看看我的博客，有做详细的解释。

那么问题就来了，Object好像可以代替泛型的功能啊！所有能用到泛型的地方Object都可以！

其实，在JDK5之前，都是用的Object，但其存在很多的问题，JDK5之后便引入了泛型

Object是所有类的父类，在编码过程中就难免出现类型转化问题，且在编译阶段不会报错，到了运行阶段才暴露问题，大大降低了程序的安全性和健壮性！

举例之前说一些转型的分类：

  • 向上转型 用父类声明一个子类对象
    例如：Animal是Cat的父类，在声明时我们这么写：
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Animal cat = new Cat();

  • 向下转型

    将父类对象强转为其子类实例:

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Animal cat = new Cat();
Cat anotherCat = (Cat) cat;

所以当我们使用Object作为泛型来使用时，不仅写起来麻烦，还要不停的进行类型转化，还很容易出现问题，很逊的诶~

举个例子看看：

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利用Object定义了一个数字变量，我们常识将其向下转型为Integer和String。将一个数字转型为字符串是一件荒唐的事情，可编译器并不能察觉这件事，直到程序运行了起来…

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类型转换异常！！！

总结

泛型的出现，当类型转化出现问题的时候，在编译阶段就会暴露出来。解决了Object存在的诸多问题，让代码更加优雅，程序更加安全，更加健壮。