泛型

一：为什么要有泛型
二：在集合中使用泛型
三：自定义泛型结构
四、泛型在继承上的体现
五、通配符
- （一）通配符的使用
- （二）有限制的通配符

一：为什么要有泛型

泛型：标签
举例：中药店，每个抽屉外面贴着标签
超市购物架上很多瓶子，每个瓶子装的是什么，有标签

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JDK1.5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< String >，这表明
该List只能保存字符串类型的对象。

JDK1.5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

二：在集合中使用泛型

import org.junit.Test;
import java.util.*;

/**
 *
 * 泛型的使用
 * 1.jdk 5.0新增的特性
 *
 * 2.在集合中使用泛型：
 *  总结：
 *  ① 集合接口或集合类在jdk5.0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。
 *
 * 3.如何自定义泛型结构：泛型类、泛型接口；泛型方法。见 GenericTest1.java
 */
public class GenericTest {
    
    


    //在集合中使用泛型之前的情况：
    @Test
    public void test1(){
    
    
        ArrayList list = new ArrayList();
        //需求：存放学生的成绩
        list.add(78);
        list.add(76);
        list.add(89);
        list.add(88);
        //问题一：类型不安全，不进行类型检查，Tom这个非数字数据也可以加入
//        list.add("Tom");

        for(Object score : list){
    
    
            //问题二：强转时，可能出现ClassCastException类型转换异常
            int stuScore = (Integer) score;

            System.out.println(stuScore);

        }

    }

    //在集合中使用泛型的情况：以ArrayList为例
    @Test
    public void test2(){
    
    
       ArrayList<Integer> list =  new ArrayList<Integer>();

        list.add(78);
        list.add(87);
        list.add(99);
        list.add(65);
        //编译时，就会进行类型检查，保证数据的安全
//        list.add("Tom");

        //方式一：
//        for(Integer score : list){
    
    
//            //避免了强转操作
//            int stuScore = score;
//
//            System.out.println(stuScore);
//
//        }
        //方式二：
        Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
    
    
            int stuScore = iterator.next();
            System.out.println(stuScore);
        }

    }

    //在集合中使用泛型的情况：以HashMap为例
    @Test
    public void test3(){
    
    
//        Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
        //jdk7新特性：类型推断
        Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();

        map.put("Tom",87);
        map.put("Jerry",87);
        map.put("Jack",67);

//        map.put(123,"ABC");出错
        //泛型的嵌套
        Set<Map.Entry<String,Integer>> entry = map.entrySet();
        Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = entry.iterator();

        while(iterator.hasNext()){
    
    
            Map.Entry<String, Integer> e = iterator.next();
            String key = e.getKey();
            Integer value = e.getValue();
            System.out.println(key + "----" + value);
        }

    }


}

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

3. 举例


import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/** 如何自定义泛型结构：泛型类、泛型接口；泛型方法。
 *
 * 1. 关于自定义泛型类、泛型接口：

 */
public class GenericTest1 {
    
    

    @Test
    public void test1(){
    
    
        //如果定义了泛型类，实例化没有指明类的泛型，则认为此泛型类型为Object类型
        //要求：如果大家定义了类是带泛型的，建议在实例化时要指明类的泛型。
        Order order = new Order();
        order.setOrderT(123);
        order.setOrderT("ABC");

        //建议：实例化时指明类的泛型
        Order<String> order1 = new Order<String>("orderAA",1001,"order:AA");

        order1.setOrderT("AA:hello");

    }

    @Test
    public void test2(){
    
    
        SubOrder sub1 = new SubOrder();
        //由于子类在继承带泛型的父类时，指明了泛型类型。则实例化子类对象时，不再需要指明泛型。
        sub1.setOrderT(1122);

        SubOrder1<String> sub2 = new SubOrder1<>();
        sub2.setOrderT("order2...");
    }

    @Test
    public void test3(){
    
    

        ArrayList<String> list1 = null;
        ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
        //泛型不同的引用不能相互赋值。
//        list1 = list2;

        Person p1 = null;
        Person p2 = null;
        p1 = p2;


    }

    //测试泛型方法
    @Test
    public void test4(){
    
    
        Order<String> order = new Order<>();
        Integer[] arr = new Integer[]{
    
    1,2,3,4};
        //泛型方法在调用时，指明泛型参数的类型。
        List<Integer> list = order.copyFromArrayToList(arr);

        System.out.println(list);
    }
}

（二）自定义泛型类

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>
尽管在编译时ArrayList和ArrayList是两种类型，但是，在运行时只有
一个ArrayList被加载到JVM中
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
泛型类的构造器如下：例如：public GenericClass(){}。
而下面是错误的：public GenericClass(){}**
泛型不同的引用不能相互赋值

@Test
    public void test3(){
    
    

        ArrayList<String> list1 = null;
        ArrayList<Integer> list2 = null//ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
        //泛型不同的引用不能相互赋值。
//        list1 = list2;

		//非泛型时可以
        Person p1 = null;
        Person p2 = null;
        p1 = p2;

当类被定义为泛型类时，其内部结构就可以定义类的泛型（如：定义泛型的属性）

public class Order<T> {
    
    

    String orderName;
    int orderId;

    //类的内部结构就可以使用类的泛型
    T orderT;

    public Order(){
    
    
        //编译不通过
//        T[] arr = new T[10];
        //编译通过
        T[] arr = (T[]) new Object[10];
    }

    public Order(String orderName,int orderId,T orderT){
    
    
        this.orderName = orderName;
        this.orderId = orderId;
        this.orderT = orderT;
    }
}

如果定义了泛型类，实例化没有指明类的泛型，则认为此泛型类型为Object类型
经验：泛型要使用一路都用。要不用，一路都不要用。
要求：如果定义了类是带泛型的，建议在实例化时要指明类的泛型。

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

		//不建议这样写
        Order order = new Order();
        order.setOrderT(123);
        order.setOrderT("ABC");

        //建议：实例化时指明类的泛型
        Order<String> order1 = new Order<String>("orderAA",1001,"order:AA");

        order1.setOrderT("AA:hello");

    }

class GenericTest {
    
    
	public static void main(String[] args) {
    
    
		// 1、使用时：类似于Object，不等同于Object
		ArrayList list = new ArrayList();
		// list.add(new Date());//有风险
		list.add("hello");
		test(list);// 泛型擦除，编译不会类型检查

		ArrayList<Object> list2 = new ArrayList<Object>();
		test(list2);//一旦指定Object，编译会类型检查，必须按照Object处理
	}

	public static void test(ArrayList<String> list) {
    
    
		String str = "";
		for (String s : list) {
    
    
			str += s + ","; 
		}
		System.out.println("元素:" + str);
	}
}

子类继承父类时可以指明泛型的类型
- public class SubOrder extends Order { }，SubOrder:不是泛型类
- public class SubOrder extends Order{}，SubOrder:是泛型类
由于子类在继承带泛型的父类时，指明了泛型类型。则实例化子类对象时，不再需要指明泛型。
jdk1.7，泛型的简化操作：ArrayList flist = new ArrayList<>();类型推断
继承：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

//子类继承父类时可以指明泛型的类型
public class SubOrder extends Order<Integer> {
    
    
//SubOrder:不是泛型类
//public class SubOrder<Integer> extends Order<Integer>{}SubOrder:是泛型类


    public static <E> List<E> copyFromArrayToList(E[] arr){
    
    

        ArrayList<E> list = new ArrayList<>();

        for(E e : arr){
    
    
            list.add(e);
        }
        return list;

    }


}

@Test
    public void test2(){
    
    
        SubOrder sub1 = new SubOrder();
        //由于子类在继承带泛型的父类时，指明了泛型类型。则实例化子类对象时，不再需要指明泛型。
        sub1.setOrderT(1122);

        SubOrder1<String> sub2 = new SubOrder1<>();//new SubOrder1<>。<>里可以不用写，用了类型推断
        sub2.setOrderT("order2...");

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。

//静态方法中不能使用类的泛型。编译错误
public static void show(T orderT){
    
    
	 System.out.println(orderT);
}

解释：类的泛型是在造对象的时候指定的（实例化），而静态结构早于对象的创建，
相当于类型还没指定，而就要使用了

异常类不能是泛型的

/异常类不能声明为泛型类
//public class MyException<T> extends Exception{
    
    
//}
    
//可以
public class MyException extends Exception{
    
    
}

/ 不能在try-catch中使用泛型定义
//public void test() {
    
    
//try {
    
    
//
//} catch (MyException<T> ex) {
    
    
//}
//}

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。

public Order(){
    
    
        //编译不通过
//        T[] arr = new T[10];
        //编译通过
        T[] arr = (T[]) new Object[10];
    }

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

class Father<T1, T2> {
    
    
}
// 子类不保留父类的泛型
// 1)没有类型 擦除
class Son1 extends Father {
    
    // 等价于class Son extends Father<Object,Object>{
    
    
}
// 2)具体类型
class Son2 extends Father<Integer, String> {
    
    
}
// 子类保留父类的泛型
// 1)全部保留
class Son3<T1, T2> extends Father<T1, T2> {
    
    
}
// 2)部分保留
class Son4<T2> extends Father<Integer, T2> {
    
    
}

（三）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：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。
换句话说，泛型方法所属的类是不是泛型类都没有关系。
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的。并非在实例化类时确定。

    public static <E>  List<E> copyFromArrayToList(E[] arr){
    
    

        //通过for循环，把数组的元素遍历，加入到list中，并返回
        ArrayList<E> list = new ArrayList<>();

        for(E e : arr){
    
    
            list.add(e);
        }
        return list;

    }
}

泛型方法在调用时，指明泛型参数的类型

@Test
    public void test4(){
    
    
        Order<String> order = new Order<>();
        Integer[] arr = new Integer[]{
    
    1,2,3,4};
        //泛型方法在调用时，指明泛型参数的类型。
        List<Integer> list = order.copyFromArrayToList(arr);

        System.out.println(list);
    }
}

四、泛型在继承上的体现

如果B是A的一个子类型（子类或者子接口），而G是具有泛型声明的
类或接口，G< B >并不是G< A >的子类型！
- 补充：类A是类B的父类，A 是 B 的父类

在这里插入图片描述

public void testGenericAndSubClass() {
    
    
Person[] persons = null;
Man[] mans = null;
// 而 Person[] 是 Man[] 的父类.
persons = mans;
Person p = mans[0];
// 在泛型的集合上
List<Person> personList = null;
List<Man> manList = null;
// personList = manList;(报错) }

@Test
    public void test1(){
    
    
        show(list1);
       // show(list2);出错，如正确就相当于list2 = list1，故错误
       //如需再调用必须再声明一个show1方法，如下
    }

    public void show1(List<String> list){
    
    

    }
//该方法通用性较差！！
    public void show(List<Object> list){
    
    

    }

五、通配符

（一）通配符的使用

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。

类A是类B的父类，G<A>和G<B>是没有关系的，二者共同的父类是：G<?>

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
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()
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。

@Test
    public void test3(){
    
    
        List<Object> list1 = null;
        List<String> list2 = null;

        List<?> list = null;

        list = list1;
        list = list2;
        //编译通过
//        print(list1);
//        print(list2);


        //
        List<String> list3 = new ArrayList<>();
        list3.add("AA");
        list3.add("BB");
        list3.add("CC");
        list = list3;
        //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("DD");
//        list.add('?');

        list.add(null);

        //获取(读取)：允许读取数据，读取的数据类型为Object。
        Object o = list.get(0);
        System.out.println(o);


    }

（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
    }

}

Java学习总结（2021版）---泛型

泛型