Java 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。

假定我们有这样一个需求：写一个排序方法，能够对整型数组、字符串数组甚至其他任何类型的数组进行排序，该如何实现？答案是可以使用 Java 泛型。使用 Java 泛型的概念，我们可以写一个泛型方法来对一个对象数组排序。然后，调用该泛型方法来对整型数组、浮点数数组、字符串数组等进行排序。

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。

下面是定义泛型方法的规则：

  • 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（在下面例子中的<E>）。
  • 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。
  • 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（像int,double,char的等）。

实例

下面的例子演示了如何使用泛型方法打印不同字符串的元素：

  1. public class GenericMethodTest
  2. {
  3.    // 泛型方法 printArray                         
  4.    public static < E > void printArray( E[] inputArray )
  5.    {
  6.       // 输出数组元素            
  7.          for ( E element : inputArray ){        
  8.             System.out.printf( "%s ", element );
  9.          }
  10.          System.out.println();
  11.     }
  13.     public static void main( String args[] )
  14.     {
  15.         // 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
  16.         Integer[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
  17.         Double[] doubleArray = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 };
  18.         Character[] charArray = { 'H', 'E', 'L', 'L', 'O' };
  20.         System.out.println( "整型数组元素为:" );
  21.         printArray( intArray  ); // 传递一个整型数组
  23.         System.out.println( "\n双精度型数组元素为:" );
  24.         printArray( doubleArray ); // 传递一个双精度型数组
  26.         System.out.println( "\n字符型数组元素为:" );
  27.         printArray( charArray ); // 传递一个字符型数组
  28.     } 
  29. }

编译以上代码，运行结果如下所示：

  1. 整型数组元素为:
  2. 1 2 3 4 5 
  3.  
  4. 双精度型数组元素为:
  5. 1.1 2.2 3.3 4.4 
  6.  
  7. 字符型数组元素为:
  8. H E L L O

有界的类型参数:

可能有时候，你会想限制那些被允许传递到一个类型参数的类型种类范围。例如，一个操作数字的方法可能只希望接受Number或者Number子类的实例。这就是有界类型参数的目的。

要声明一个有界的类型参数，首先列出类型参数的名称，后跟extends关键字，最后紧跟它的上界。

实例

下面的例子演示了"extends"如何使用在一般意义上的意思"extends"（类）或者"implements"（接口）。该例子中的泛型方法返回三个可比较对象的最大值。

  1. public class MaximumTest
  2. {
  3.    // 比较三个值并返回最大值
  4.    public static <T extends Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z)
  5.    {                     
  6.       T max = x; // 假设x是初始最大值
  7.       if ( y.compareTo( max ) > 0 ){
  8.          max = y; //y 更大
  9.       }
  10.       if ( z.compareTo( max ) > 0 ){
  11.          max = z; // 现在 z 更大           
  12.       }
  13.       return max; // 返回最大对象
  14.    }
  15.    public static void main( String args[] )
  16.    {
  17.       System.out.printf( "%d, %d 和 %d 中最大的数为 %d\n\n",
  18.                    3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ) );
  20.       System.out.printf( "%.1f, %.1f 和 %.1f 中最大的数为 %.1f\n\n",
  21.                    6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ) );
  23.       System.out.printf( "%s, %s 和 %s 中最大的数为 %s\n","pear",
  24.          "apple", "orange", maximum( "pear", "apple", "orange" ) );
  25.    }
  26. }

编译以上代码，运行结果如下所示：

  1. 3, 4 和 5 中最大的数为 5
  2.  
  3. 6.6, 8.8 和 7.7 中最大的数为 8.8
  4.  
  5. pear, apple 和 orange 中最大的数为 pear

泛型类

泛型类的声明和非泛型类的声明类似，除了在类名后面添加了类型参数声明部分。

和泛型方法一样，泛型类的类型参数声明部分也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。因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

实例

如下实例演示了我们如何定义一个泛型类:

  1. public class Box<T> {
  3.   private T t;
  5.   public void add(T t) {
  6.     this.t = t;
  7.   }
  9.   public T get() {
  10.     return t;
  11.   }
  13.   public static void main(String[] args) {
  14.     Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
  15.     Box<String> stringBox = new Box<String>();
  17.     integerBox.add(new Integer(10));
  18.     stringBox.add(new String("java教程"));
  20.     System.out.printf("整型值为 :%d\n\n", integerBox.get());
  21.     System.out.printf("字符串为 :%s\n", stringBox.get());
  22.   }
  23. }

编译以上代码，运行结果如下所示：

  1. 整型值为 :10
  2.  
  3. 字符串为 :java教程

类型通配符

1、类型通配符一般是使用?代替具体的类型参数。例如 List<?> 在逻辑上是List<String>,List<Integer> 等所有List<具体类型实参>的父类。

实例

  1. import java.util.*;
  3. public class GenericTest {
  5.     public static void main(String[] args) {
  6.         List<String> name = new ArrayList<String>();
  7.         List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
  8.         List<Number> number = new ArrayList<Number>();
  10.         name.add("icon");
  11.         age.add(18);
  12.         number.add(314);
  14.         getData(name);
  15.         getData(age);
  16.         getData(number);
  18.    }
  20.    public static void getData(List<?> data) {
  21.       System.out.println("data :" + data.get(0));
  22.    }
  23. }

输出结果为：

  1. data :icon
  2. data :18
  3. data :314

解析： 因为getData()方法的参数是List类型的，所以name，age，number都可以作为这个方法的实参，这就是通配符的作用

2、类型通配符上限通过形如List来定义，如此定义就是通配符泛型值接受Number及其下层子类类型。

实例

  1. import java.util.*;
  3. public class GenericTest {
  5.     public static void main(String[] args) {
  6.         List<String> name = new ArrayList<String>();
  7.         List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
  8.         List<Number> number = new ArrayList<Number>();
  10.         name.add("icon");
  11.         age.add(18);
  12.         number.add(314);
  14.         //getUperNumber(name);//1
  15.         getUperNumber(age);//2
  16.         getUperNumber(number);//3
  18.    }
  20.    public static void getData(List<?> data) {
  21.       System.out.println("data :" + data.get(0));
  22.    }
  24.    public static void getUperNumber(List<? extends Number> data) {
  25.           System.out.println("data :" + data.get(0));
  26.        }
  27. }

输出结果：

  1. data :18
  2. data :314

解析： 在(//1)处会出现错误，因为getUperNumber()方法中的参数已经限定了参数泛型上限为Number，所以泛型为String是不在这个范围之内，所以会报错

3、类型通配符下限通过形如 List<? super Number>来定义，表示类型只能接受Number及其三层父类类型，如 Object 类型的实例。