Java基础进阶-泛型

什么是泛型?

Java泛型(generics)是JDK5中引入的一个新特性,泛型提供了编译时的类型安全监测机制;该机制允许程序员在编译时检测到非法类型;

泛型的本质是参数类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数;

泛型不存在与JVM虚拟机中。


为什么需要泛型?

适用于多种数据类型执行相同的代码;

泛型中的类型在使用时指定,不需要强制类型转换


Java中的泛型

分为三类:

1.泛型类

public class Box<T> {}

2.泛型接口

public interface Generics<T> {}

3.泛型方法

public <T> void genericMethod(T t) {}

泛型类/接口的继承/实现 两种方法:

1. class Generics2<T> implements Generics<T> {}

2. class Generics3 implements Generics<String> {}

4.限定通配符

<? extends XXX>

<? super XXX>

5.非限定通配符

<?>


PECS原则

Producer Extends Consumer Super

如果参数化类型表示一个生产者,就使用<? extends XXX>, 只能读不能写

如果它表示一个消费者,就使用<? super XXX>, 只能写不能读

个人理解

在List<? extends Fruit>的泛型集合中,只能确定集合中元素的类型是继承自Fruit,所以可以统一用Fruit类型来读取集合中的每一个元素;但是因为不能确定每个元素具体是Furit的哪一个子类,所以不能向一个无法知道具体类型的泛型集合中写入元素,这是不能通过编译的;

在List<?super Apple>中,只能确定集合中元素的类型是Apple或者Apple的父类,但无法确定具体是哪一个父类,所以无法以一个具体的父类进行读取,用Object这个根父类读取又没有实际意义,所以无法进行读取;但是可以往集合里插入Apple或者Apple的子类,因为集合中的元素都是Apple本身或者Apple的父类(或者理解为Apple或者Apple的子类可以兼容为Apple这个类型,所以可以往集合里添加)

关键字:统一

List<? extends Fruit>中,读取时可以统一为Fruit进行读取,所以可读;但写入时无法找到统一的标准(因为只能知道元素类型是继承自Fruit,但无法确定是哪一种子类),所以不可写;

List<?super Apple>中,读取时无法找到统一的标准(以Object为标准没有意义),所以不可读;但写入时,可以以Apple为标准写入Apple以及Apple的子类,所以可写


类型擦除

功能:保证泛型不在运行时出现

Java中的泛型是伪泛型

Java虚拟机不支持泛型,为了兼容JDK低版本


常见问题

1.Java中List<Object>和原始类型List之间的区别

原始类型和带参数类型<Object>之间主要的区别是,在编译时编译器不会对原始类型进行类型安全检查,却会对带参数的类型进行检查,通过使用Object作为类型,可以告知编译器该集合可以接受任何类型的对象,比如Sting或Integer;第二点区别是,你可以把任何带参数的泛型类型传递给接受原始类型List为参数的方法,但却不能把List<Sting>传递给接受List<Object>为参数的方法,因为会产生编译错误。

2.未知类型List和任意类型的List

未知类型List List<?>

任意类型List List<Object>

可以把List<String>,List<Integer>赋值给List<?>,但不能赋值给List<Object>

3.Java中的泛型是什么,使用泛型的好处是什么?

泛型是一种参数化类型的机制;

使用泛型的好处有

a.类型检测提前到编译期,便于更早发现错误,避免了在运行时出现ClassCastException;

b.代码复用,使代码适用于各种类型,从而编写更加通用的代码,例如集合框架。

4.Java的泛型是如何工作的?什么是类型擦除?

泛型的正常工作是依赖编译器在编译源码的时候,先进行类型检查,然后进行类型擦除并且在类型参数出现的地方插入强制转换的相关指令实现的。

编译器在编译时擦除了所有类型相关的信息,所以在运行时不存在任何类型相关的信息,例如List<String>在运行时仅用一个List类型来表示。

进行类型擦除是为了避免类型膨胀,更是因为Java中的泛型是伪泛型,虚拟机不支持。

5.泛型类型变量不能是基本数据类型

错 ArrayList<double> -> 对 ArrayList<Double>

6.instanceof在泛型中的使用

ArrayList<String> a = new ArrayList<String>();

a instanceof ArrayList<String> //错误,类型会被擦除

a instanceof ArrayList<?> //可以使用

7.泛型不能声明为静态变量或者在静态方法中使用,这会导致泛型无法确定类型

8.C++模板和Java泛型之间有何不同?

Java泛型是一种伪泛型,实现根植于“类型擦除”这一概念。当源代码被转换为Java虚拟机字节码时,类型擦除会消除参数化类型。有了Java泛型,我们可以做的事情并没有真正改变多少,只是让代码变得更漂亮。鉴于此,Java泛型有时也被成为“语法糖”。

这和C++模板截然不同,在C++中,模板本质上就是一套宏指令集,只是换了个名头,编译器会针对每种类型创建一份模板代码的副本。

由于架构设计上的差异,Java泛型和C++模版有很多不同点:

C++模版可以使用int等基本数据类型。Java则不行,必须转而使用Integer;

在Java中,可以将泛型的参数类型限定为某种特定类型;

在C++中,类型参数可以实例化,但Java不支持

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