Java泛型详细总结

一、泛型简介

泛型的概念

• 所谓泛型，就是允许在定义类、接口时通过一个标识表示类中某个属性的类型或者是某个方法的返 回值及参数类型。这个类型参数将在使用时（例如，继承或实现这个接口，用这个类型声明变量、 创建对象时确定（即传入实际的类型参数，也称为类型实参）。
• 从JDK 5.0以后，Java引入了“参数化类型(Parameterized type)”的概念，允许我们在创建集合时再指定集合元素的类型，正如:List，这表明该List只能保存字符串类型的对象。
• JDK 5.0改写了集合框架中的全部接口和类，为这些接口、类增加了泛型支持，从而可以在声明集合变量、创建集合对象时传入类型实参。

为什么需要泛型？

    Java语言引入泛型的好处是安全简单。可以将运行时错误提前到编译时错误。
    在Java SE 1.5之前，没有泛型的情况的下，通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”，“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是一个安全隐患。泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。

二、泛型在集合中的应用

1. 在集合中没有使用泛型的例子

//在集合中使用泛型之前的情况：
@Test
public void test1(){
    
    
    ArrayList list = new ArrayList();
    list.add(78);
    list.add(99);
    list.add(79);
    list.add(88);
    //问题一：类型不安全
//        list.add("Tom");

    for(Object score : list){
    
    
        //问题二：强转时，可能出现ClassCastException
        int stuScore = (Integer)score;
        System.out.println(stuScore);
    }
}

2. 在集合中使用泛型的例子1

@Test
public void test2(){
    
    
    //泛型不能是基本数据类型，必须是其包装类
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    list.add(78);//方法为add(Integer e)
    list.add(99);
    list.add(79);
    list.add(88);
    //编译时，就会进行类型检查，保证数据的安全
//        list.add("Tom");
    //遍历方式一：
    //使用Integer不会报错,避免了强转操作
    for(Integer score : list){
    
    
        int stuScore = score;
        System.out.println(score);
    }
    //遍历方式二：
    Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
    
    
        int stuScore = iterator.next();//此时next()得到的元素就是Integer类型
        System.out.println(stuScore);
    }
}

3. 在集合中使用泛型例子2

@Test
public void test3(){
    
    
//  Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
    //jdk7新特性：类型推断，可以将后面的泛型省略
    Map<String,Integer> map = new HashMap<>();

    map.put("Tom",20);//put的类型只能是String,Integer类型

    //泛型的嵌套
    Set<Map.Entry<String,Integer>> entries = map.entrySet();
    Iterator<Map.Entry<String,Integer>> iterator = entries.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
    
    
        Map.Entry<String,Integer> entry = iterator.next();
        String key = entry.getKey();
        Integer value = entry.getValue();
        System.out.println(key+"="+value);
    }
}

4. 集合中使用泛型总结：

① 集合接口或集合类在JDK 5.0时都修改为带泛型的结构。
② 在实例化集合类时，可以指明具体的泛型类型
③ 指明完以后，在集合类或接口中凡是定义类或接口时，内部结构（比如：方法、构造器、属性等）使用到类的泛型的位置，都指定为实例化的泛型类型。
​ 比如：add(E e) —>实例化以后：add(Integer e)
④ 注意点：泛型的类型必须是类，不能是基本数据类型。需要用到基本数据类型的位置，拿包装类替换
⑤ 如果实例化时，没有指明泛型的类型。默认类型为java.lang.Object类型。

三、自定义泛型结构

泛型类、泛型接口、泛型方法

（一）泛型的声明与实例化

1. 泛型的声明

    interface List<T> 和 class GenTest<K,V>其中，T，K，V，不代表值，而是表示类型。这里使用任意字母都可以。
    常用T表示，是Type的缩写。
   

2. 泛型的实例化

    一定要在类名后面指定类型参数的值（类型）。如：
    	List<String> strList =new ArrayList<String>();
    	Iterator<Customer> iterator = customers.iterator();
    * T只能是类，不能用基本数据类型填充。但可以使用包装类填充
    * 把一个集合中的内容限制为一个特定的数据类型，这就是 generics背后的核心思想
   

注意点

1. 泛型类可能有多个参数，此时应将多个参数一起放在尖括号内。比如<E1,E2,E3>
2. 泛型类的构造器如下： public GenericClass(){}
   而下面是错误的： public GenericClass<E>{}
3. 实例化后，操作原来泛型位置的结构必须与指定的泛型类型一致。
4. 泛型不同的引用不能相互赋值。
   尽管在编译时 ArrayList<String>和ArrayList<Integer>是两种类型，但是，在运行时只有一个ArrayList被加载到JVM中。
5. 泛型如果不指定，将被擦除，泛型对应的类型均按照Object处理，但不等价于Object。
   建议：泛型要使用一路都用。要不用，一路都不要用。
6. JDK 7.0，泛型的简化操作： ArrayList<Fruit>first= new ArrayList<>();（类型推断）
7. 泛型的指定中不能使用基本数据类型，可以使用包装类替换。
8. 在类/接口上声明的泛型，在本类或本接口中即代表某种类型，可以作为非静态属性的类型、非静态方法的参数类型、非静态方法的返回值类型。但在静态方法中不能使用类的泛型。
   
9. 异常类不能是泛型的。
10. 不能使用new E[]。但是可以：E[] elements= (E[])new Object[capacity];
    参考：ArrayList源码中声明：Object[] elementData，而非泛型参数类型数组。
11. 父类有泛型，子类可以选择保留泛型也可以选择指定泛型类型：

子类不保留父类的泛型：按需实现
    没有类型—擦除
    具体类型
子类保留父类的泛型：泛型子类
    全部保留
    部分保留
结论：子类必须是“富二代”，子类除了指定或保留父类的泛型，还可以增加自己的泛型

（二）自定义泛型类

定义一个泛型类：

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，如果使用泛型，必须指明T的具体类型
public class Order<T> {
    
    
    //orderT这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定
    private T orderT;

    public Order() {
    
    
    }

    //构造方法形参orderT的类型也为T，T的类型由外部指定
    public Order(T orderT) {
    
    
        this.orderT = orderT;
    }

    //getOrderT()的返回值类型为T,T的类型由外部指定
    public T getOrderT() {
    
    
        return orderT;
    }
}

@Test
public void test1(){
    
    
    //如果定义了泛型类，实例化没有指明类的泛型，则认为泛型为Object类型
    //要求：如果大家定义了类是带泛型的，建议实例化时要指明类的泛型

    //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为String
    Order<String> orderString = new Order<String>("23");
    System.out.println(orderString.getOrderT());//23

    //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为Integer
    Order<Integer> orderInteger = new Order<>(123);
    System.out.println(orderInteger.getOrderT());//123
}

（三）自定义泛型接口

定义一个泛型接口：

//定义一个泛型接口
public interface Animal<T> {
    
    
    public T get();
}

当实现泛型接口的类，未传入泛型实参时：

/**
 * 未传入泛型实参时，与泛型类的定义相同，在声明类的时候，需将泛型的声明也一起加到类中
 * 即：class Dog<T> implements Animal<T>{
 * 如果不声明泛型，如：class Dog implements Animal<T>，编译器会报错："Unknown class"
*/
public class Dog<T> implements Animal<T>{
    
    
    @Override
    public T get() {
    
    
        return null;
    }
}

当实现泛型接口的类，传入泛型实参时：

/**
 * 在实现类实现泛型接口时，如已将泛型类型传入实参类型，则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型
 * 即：Animal<T>，public T get();中的的T都要替换成传入的String类型。
 */
public class Cat implements Animal<String>{
    
    
    @Override
    public String get() {
    
    
        return null;
    }
}

（四）自定义泛型方法

• 方法，也可以被泛型化，不管此时定义在其中的类是不是泛型类。在泛型方法中可以定义泛型参数，此时，参数的类型就是传入数据的类型。

    泛型方法的格式： [访问权限]<泛型>返回类型 方法名(泛型标识 参数名称])抛出的异常
  

• 泛型方法声明泛型时也可以指定上限

• 泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型

代码实例：

/**
 * 泛型方法：在方法中出现了泛型的结构，泛型参数与类的泛型参数没有任何关系
 * 泛型方法所属类是不是泛型类都没有关系
 */
class Order<T> {
    
    
    //orderT这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定
    private T orderT;
    public Order() {
    
    
    }

    //

    //在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型E，这种泛型E可以为任意类型。可以类型与T相同，也可以不同。
    //由于泛型方法在声明的时候会声明泛型<E>，因此即使在泛型类中并未声明泛型，编译器也能够正确识别泛型方法中识别的泛型。
    public <E> List<E> copyFromArrayToList(E[] arr){
    
    
        ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
        for(E e : arr){
    
    
            list.add(e);
        }
        return list;
    }
    //在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型T，注意这个T是一种全新的类型，可以与泛型类中声明的T不是同一种类型。
    public <T> void show(T t){
    
    
        System.out.println(t.toString());
    }

    //泛型方法，可以声明为静态的。原因：泛型参数是在调用方法时确定，并非实例化类时确定
    public static <E> E show2(E e){
    
    
        return e;
    }
}
public class GenericTest {
    
    
    @Test
    public void test1(){
    
    
        Order<String> order = new Order<>();
        Integer[] a = new Integer[]{
    
    1,2,3};
        //泛型方法调用是，指明泛型参数的类型
        List<Integer> list = order.copyFromArrayToList(a);
        System.out.println(list);//[1, 2, 3]
    }
}

四、泛型在继承上的体现

泛型在继承方面的体现：

虽然类A是类B的父类，但是G<A> 和G<B>二者不具备子父类关系，二者是并列关系。
补充：类A是类B的父类，A<G> 是 B<G> 的父类

public class GenericTest {
    
    
    @Test
    public void test1(){
    
    
        List<Object> list1 = null;
        List<String> list2 = null;
        //此时的list1和list2的类型不具子父类关系
        //编译不通过
//        list1 = list2;
    }
}

• 对于子类在继承泛型类时，继承时是否指明父类泛型类的泛型类型

//子类直接继承带泛型的父类，此时SubOrder不再是泛型类了
public class SubOrder extends Order<Integer>{
    
    
    
}
//继承了未指明泛型类型的父类，此时SubOrder1仍然是泛型类
public class SubOrder1<T> extends Order<T> {
    
    

}
public class GenericTest1 {
    
    
    @Test
    public void test2(){
    
    
        SubOrder sub1 = new SubOrder();
        //由于子类在继承带泛型的父类是，指明了泛型类型。则实例化子类对象时，不在需要指明泛型
        Integer orderT = sub1.getOrderT();

        //对于继承了未指明泛型类型的父类时，实例化方式与泛型类相同
        SubOrder1<String> sub2 = new SubOrder1<>();
        String orderT1 = sub2.getOrderT();
    }
}

五、通配符

（一）通配符的使用

1. 使用类型通配符：?

    比如：List<?>，Map<?,?>
    List<?>是List<String>、List<Object>等各种泛型List的父类。
   

2. 读取List<?>的对象list中的元素时，永远是安全的，因为不管list的真实类型是什么，它包含的都是Object

3. 写入list中的元素时，不可以。因为我们不知道c的元素类型，我们不能向其中添加对象。 除了添加null之外。

说明：

• 将任意元素加入到其中不是类型安全的
      Collection<?> c = new ArrayList<String>()
      c.add(new Object());//编译时错误
      因为我们不知道c的元素类型，我们不能向其中添加对象。add方法有类型参数E作为集合的元素类型。我们传给add的任何参数都必须是一个已知类型的子类。因为我们不知道那是什么类型，所以我们无法传任何东西进去。
• 唯一的例外的是null，它是所有类型的成员。
• 我们可以调用get()方法并使用其返回值。返回值是一个未知的类型，但是我们知道，它总是一个Object。

实例代码：

@Test
public void test2(){
    
    
    List<Object> list1 = new ArrayList<>();
    list1.add("1");
    list1.add("2");
    list1.add("3");
    print(list1);//向方法中传入泛型为Object类型的

    List<String> list2 = new ArrayList<>();
    print(list2);//向方法中传入泛型为String类型的
    
    List<?> list = null;
    list = list1;
    //添加（写入）：对于List<?>就不能向其内部添加数据
    //除了添加null之外。
//        list.add(new Object());
    list.add(null);

    //获取（读取）：允许读取数据，读取的数据类型为Object
    System.out.println(list.get(0));
}
//将参数的泛型定义为通配符类型
public void print(List<?> list){
    
    
    Iterator<?> iterator = list.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
    
    
        Object obj = iterator.next();
        System.out.println(obj);
    }
}

• 注意点
  

（二）有限制的通配符

说明

• <?>：允许所有泛型的引用调用
• 通配符指定上限
  上限extends：使用时指定的类型必须是继承某个类，或者实现某个接口，即<=
• 通配符指定下限
  下限super：使用时指定的类型不能小于操作的类，即>=

举例：

  1.<?extends Number>（无穷小， Number]
    只允许泛型为Number及Number子类的引用调用

  2.<?super Number>[Number，无穷大）
    只允许泛型为Number及Number父类的引用调用

  3.<? extends Comparable>
    只允许泛型为实现 Comparable接口的实现类的引用调用

代码实例：

class Person {
    
    
    
}
class Student extends Person {
    
    

}
public class GenericTest {
    
    
	@Test
    public void test3(){
    
    
        List<? extends Person> list1 = null;
        List<? super Person> list2 = null;

        List<Student> list3 = new ArrayList<>();
        List<Person> list4 = new ArrayList<>();
        List<Object> list5 = new ArrayList<>();

        list1 = list3;
        list1 = list4;
//        list1 = list5;编译不通过

//        list2 = list3;编译不通过
        list2 = list4;
        list2 = list5;

        //读取数据：
        list1 = list3;
        Person p = list1.get(0);//返回Person类型的对象
        System.out.println(p);
        Object o = list2.get(0);//返回Object类型的对象

        //写入数据
//        list1.add(new Student());编译不通过
        list2.add(new Person());//可以写入Person类型的对象
    }

}

好的博客

java 泛型详解-绝对是对泛型方法讲解最详细的，没有之一
Java1.5泛型指南中文版(Java1.5 Generic Tutorial)