java入門學習提升第十四篇:Java中的泛型初探

泛型是一個很有意思也很重要的概念,本篇將簡單介紹Java中的泛型特性,主要從以下角度講解:

什么是泛型。

如何使用泛型

泛型的好處

1.什么是泛型?

泛型,字面意思便是參數化類型,平時所面對的類型一般都是具體的類型,如果String,Integer,Double,而泛型則是把所操作的數據類型當作一個參數。如,ArrayList<String>(),通過傳入不同的類型來指定容器中存儲的類型,而不用為不同的類型創建不同的類,這種參數類型可以用在類、接口和方法的創建中,分別稱為泛型類、泛型接口、泛型方法。

2.如何使用泛型?

我們先來看看泛型是什么樣子的:

public interface List {

void add(E);

Iterator iterator();

}

這是List接口,這里用E來代替具體類型,這樣就可以往里面傳入任意類型,也許你要問了,直接使用Object不好嗎?我們來用一個栗子比較一下:

先用非泛型方式來實現一下:

public class ObjHolder {

private Object a;

public ObjHolder(Object a) {

this.a = a;

}

public void set(Object a) {

this.a = a;

}

public Object get(){

return a;

}

public static void main(String[] args) {

ObjHolder holderA = new ObjHolder("Frank");

System.out.println((String) holderA.get());

holderA.set(233);

System.out.println((Integer) holderA.get());

}

}

這樣就實現了一個包裝類,可以用來存取一個任意類型的對象。但是每次取出來都需要進行類型轉化,如果方法的參數類型是ObjHolder的話,無法知道它里面存放的對象的確切類型,這樣就反而帶來很多不必要的麻煩。

現在來看一下用泛型實現是怎樣的:

public class GenericHolder {

private T obj;

public GenericHolder(T obj){

this.obj = obj;

}

public T getObj() {

return obj;

}

public void setObj(T obj) {

this.obj = obj;

}

public static void main(String[] args) {

GenericHolder holderA = new GenericHolder("Frank");

System.out.println(holderA.getObj());

//holderA.set(233);無法編譯通過,因為只能往holderA中存入String類型

GenericHolder holderB = new GenericHolder(233);

System.out.println(holderB.getObj());

}

}

這樣通過傳入類型信息如String和Integer,來代替其中的泛型參數T,這里的T可以理解為一個占位符,用其他字母也是可以的,一旦傳入具體類型,如String,則所有使用T的地方都會用String類型替換。

對比一下上面兩種方式,區別在哪呢?打個比方,不用泛型的實現方式,相當于一個袋子,里面可以裝任意類型的黑盒子,你什么都可以往里放,但是你可能不知道你下一個取出來的是什么東西,而泛型的實現方式,相當于一個貼了標簽的黑盒子,標簽上可以寫任何信息,如寫上水果,那么這個盒子就只能裝水果,你也會知道每次取出來的肯定是水果而不是其它東西,同理類似如寫上雜糧,那么這個袋子就只能用來裝雜糧,但其實上都是同一種袋子,并不是為每一種類型的東西準備一種袋子。(因為Java的泛型使用了類型擦除機制,至于類型擦除是什么,暫時不做過多介紹,以后會有文章做更詳細的說明)。

泛型被廣泛應用在容器類中,如ArrayList<T>() 表示用于存儲特定類型的數組,除此之外,還有很多泛型接口,如Comparable<T>。使用泛型能帶來極大的便利性。

在泛型中可以對類型進行限制,如:<T extends Comparable<T>>表示只能傳遞已經實現了Comparable接口的類型對象,這里是使用extends而不是implement,而且對于接口也只能寫一個。<T extends Number>表示只能接收Number類或者其子類的對象。與之相反的邊界通配符是super,如:<T extends Phone>表示只能接收類型為Phone或其父類的對象。

在使用extends和super的時候需要特別注意,因為使用它們是有副作用的,比如:

List list = new ArrayList();

list.add(4.0);//編譯錯誤

list.add(3);//編譯錯誤

因為泛型是為了類型安全設計的,如果往List<? extends Number> list 塞值的話,在取的時候就無法確認它到底是什么類型了,編譯器只知道它是Number類型或者它的派生類型,但無法確定是哪個具體類型。通配符T表示其中存的都是同一種類型,因此使用extend下邊界的話是無法進行存操作的。同理super下邊界是不能取值的。

那什么時候該用extends,什么時候該用super呢?先說結論:

PECS原則:

頻繁往外讀取內容的,適合用上界Extends。

經常往里插入的,適合用下界Super。

3.泛型的好處

泛型看起來很炫酷,但初看起來,好像沒什么卵用?客官且慢,進屋里坐(滑稽)。

使用泛型的好處我們來一項一項列出來:

1,類型安全。

這是最顯而易見的,泛型的主要目標是提高 Java 程序的類型安全。通過使用泛型定義的變量的類型限制,可以很容易實現編譯期間的類型檢測,避免了大量因為使用Object帶來的不必要的類型錯誤。

沒有泛型,這些對Object變量的類型假設就只存在于程序員的頭腦中(或者如果幸運的話,還存在于代碼注釋中),而且每次使用前還需要進行不安全的強制類型轉換。

2,代碼復用。

泛型的一個很大好處就是增加了代碼的復用性,比如上面的 GenericHolder 類,就能存取任意類型的對象,而不用為每種類型寫一個包裝類。

3,潛在的性能收益。

泛型為較大的優化帶來可能。在泛型的初始實現中,編譯器將強制類型轉換(沒有泛型的話,程序員會指定這些強制類型轉換)插入生成的字節碼中。但是更多類型信息可用于編譯器這一事實,為未來版本的 JVM 的優化帶來可能。由于泛型的實現方式,支持泛型(幾乎)不需要 JVM 或類文件更改。所有工作都在編譯器中完成,編譯器生成類似于沒有泛型(和強制類型轉換)時所寫的代碼,只是更能確保類型安全而已。Java語言引入泛型的好處是安全簡單。泛型的好處是在編譯的時候檢查類型安全,并且所有的強制轉換都是自動和隱式的,提高代碼的重用率。

至此,本篇講解完畢,如果想要更好的理解,還需要多寫代碼,在實踐中去應用。

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