Java的泛型类及其方法和类型通配符的使用

Java泛型

简单理解为"广泛的类型"。
泛型的本质是参数化类型
也就是说，泛型就是将所操作的数据类型作为参数的一种语法。

为什么要用泛型

没有使用功能泛型时

解决元素存储的安全性问题
在集合没有使用泛型的时候，任何类型都可以添加到集合中：类型不安全
解决获取数据元素时，需要类型强转的问题
读取出来的对象需要强转:繁琐且可能会出现ClassCastException

使用泛型时

只有指定类型才可以添加到集合中：类型安全
读取出来的对象不需要进行强制转换：便捷

使用泛型的好处：

使用泛型能写出更加灵活通用的代码
泛型将代码安全性检查提前到编译期
泛型能够省去类型强制转换

如：
在JDK1.5之前，Java容器都是通过将类型向上转型为Object类型来实现的，因此在从容器中取出来的时候需要手动的强制转换。

Dog dog=(Dog)dogs.get(1);

加入泛型后，由于编译器知道了具体的类型，因此编译期会自动进行强制转换，使得代码更加优雅。

泛型是Java SE 1.5的新特性，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。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

即其本质是为了参数化类型（在不创建新的类型的情况下，通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型）。

一、泛型的使用

1.1泛型声明和定义

Java在接口、类或类的方法的声明中，声明一个泛型。多个参数时要用逗号隔开。
泛型的声明需要写在接口名、类名之后，方法的返回值之前。

定义时要注意三点：

泛型的类型参数只能是引用类型，不能是基本类型。
使用尖括号 <> 声明一个泛型。
<>里可以使用T、E、K、V等字母。这些对编译器来说都是一样的，可以是任意字母。只是程序员习惯在特定情况下用不同字母来区分：
T ： Type （类型）
E : Element（元素）
K ： Key（键）
V ： Value（值）

1.2 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。

二、泛型类

泛型类型用于类的定义中，被称为泛型类。通过泛型可以完成对一组类的操作对外开放相同的接口。最典型的就是各种容器类，如：List、Set、Map。

实例：
演示了我们如何定义一个泛型类:

public class Generic<T>{
    //key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定
    private T key;

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

    public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T，T的类型由外部指定
    return key;
    }

    public static void main(String[] args) {

    //泛型的类型参数只能是类类型（包括自定义类），不能是简单类型
    //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为Integer.
    Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);

    //传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为String.
    Generic<String> genericString = new Generic<String>("key_vlaue");
    System.out.println("key is " + genericInteger.getKey());
    System.out.println("key is " + genericString.getKey());
    }
}

输出结果：
key is 123456
key is key_vlaue

三、泛型方法

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。
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）。
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）。

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：

public class GenericMethodTest
{
   // 泛型方法 printArray                         
   public static < E > void printArray( E[] inputArray )
   {
      // 输出数组元素            
         for ( E element : inputArray ){        
            System.out.printf( "%s ", element );
         }
         System.out.println();
    }
 
    public static void main( String args[] )
{
    // 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
    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
    } 
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

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

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。

public class MaximumTest
{
   // 比较三个值并返回最大值
   public static <T extends Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z)
   {                     
      T max = x; // 假设x是初始最大值
      if ( y.compareTo( max ) > 0 ){
         max = y; //y 更大
      }
      if ( z.compareTo( max ) > 0 ){
         max = z; // 现在 z 更大           
      }
      return max; // 返回最大对象
   }
   public static void main( String args[] )
   {
      System.out.printf( "%d, %d 和 %d 中最大的数为 %d\n\n",
                   3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ) );
 
      System.out.printf( "%.1f, %.1f 和 %.1f 中最大的数为 %.1f\n\n",
               6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ) );

  System.out.printf( "%s, %s 和 %s 中最大的数为 %s\n","pear",
     "apple", "orange", maximum( "pear", "apple", "orange" ) );
   }
 }

运行结果：

3, 4 和 5 中最大的数为 5

6.6, 8.8 和 7.7 中最大的数为 8.8

pear, apple 和 orange 中最大的数为 pear

四、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,List 等所有List<具体类型实参>的父类。

import java.util.*;
 
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));
   }
}

运行结果:

data :icon
data :18
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。

import java.util.*;
 
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);

    //getUperNumber(name);//1
    getUperNumber(age);//2
    getUperNumber(number);//3
   
   }
 
   public static void getData(List<?> data) {
      System.out.println("data :" + data.get(0));
   }
   
   public static void getUperNumber(List<? extends Number> data) {
          System.out.println("data :" + data.get(0));
       }
}

输出结果：

data :18
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Objec类型的实例。

参考引用: