• Java数据结构基础——泛型、通配符

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     作者：敲代码の流川枫

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    文章目录

    1. 泛型概念

    泛型的引出

    2. 泛型语法

    3. 泛型的使用

    类型推导(Type Inference)

    裸类型(Raw Type)

    4. 泛型的擦除机制

    5. 泛型的上界

    6. 泛型方法

    7. 通配符

    通配符上界

    通配符下界

    1. 泛型概念

    泛型：就是适用于许多许多类型。从代码上讲，就是对类型实现了参数化

    一般的类和方法，只能使用具体的类型: 要么是基本类型，要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的代码，这种刻板的限制对代码的束缚就会很大。  ——《Java编程思想》

    泛型的引出

    实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值

    可以将数组定义为Object类，因为所有类默认继承于这个类

    1. public class Test {
    2.     public static void main(String[] args) {
    3.         MyArray myArray = new MyArray();
    4.         myArray.setVal(0,10);
    5.         myArray.setVal(1, "s");//字符串也可以存放
    6.         myArray.setVal(2,10.3);
    7.         //String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
    8.         String ret = (String) myArray.getPos(1);
    9.         System.out.println(ret);
    10.     }
    11. }
    12. class MyArray {
    13.     public Object[] array = new Object[10];
    14.     public Object getPos(int pos) {
    15.         return this.array[pos];
    16.     }
    17.     public void setVal(int pos,Object val) {
    18.         this.array[pos] = val;
    19.     }
    20. }

    1.         //String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
    2.         String ret = (String) myArray.getPos(1);
    3.         System.out.println(ret);

    这里我们看到发生了向下转型，需要手动强制类型转换才可以，这样数据很多的时候就会很麻烦

    使用Object数组的缺点有二，存放元素时可以存放任何类型的元素，再者，取出元素的时候需要手动强转

    此时泛型就解决了这些问题，它将类型参数化了

    2. 泛型语法

    1. class 泛型类名称<类型形参列表> {
    2. // 这里可以使用类型参数
    3. }
    4. class ClassName, T2, ..., Tn> {
    5. }
    6. class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {
    7. // 这里可以使用类型参数
    8. }
    9. class ClassName, T2, ..., Tn> extends ParentClass {
    10. // 可以只使用部分类型参数
    11. }

    注意：

    1. 类名后的 代表占位符，表示当前类是一个泛型类

    类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：
    E 表示 Element
    K 表示 Key
    V 表示 Value
    N 表示 Number
    T 表示 Type
    S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

    2. 不能new 泛型类型的数组

    T[] ts = new T[5];//是不对的

    3.<>里必须是类类型，不能是简单类型

    我们将上述代码改写: 

    1. class MyArray<T> {
    2.     public T[] array = (T[]) new Object[10];
    3.     public T getPos(int pos) {
    4.         return this.array[pos];
    5.     }
    6.     public void setVal(int pos,T val) {
    7.         this.array[pos] = val;
    8.     }
    9. }
    1. public class Test {
    2.     public static void main(String[] args) {
    3.         MyArray<Integer> myArray = new MyArray<Integer>();
    4.         myArray.setVal(0,10);
    5.         myArray.setVal(1, "s");//报错
    6.         myArray.setVal(2,10.3);//报错
    7.         int a = myArray.getPos(0);//不用强转
    8.         System.out.println(a);
    9.         MyArray<String> myArray1 = new MyArray<String>();
    10.         myArray1.setVal(0,"hello");
    11.         myArray1.setVal(1,"world");
    12.         String b = myArray1.getPos(0);//不用强转
    13.         System.out.println(b);
    14.     }
    15. }

    泛型的主要目的：就是指定当前的容器，要持有什么类型的对象。让编译器去做检查。此时，就需要把类型作为参数传递。需要什么类型，就传入什么类型 

    泛型存在的意义：

    1.在存放类型的时候会进行类型的检查

    2.取出元素的时候会自动强制类型转换

    注意：泛型时在编译的时候的一种机制，在运行时是没有泛型的概念的

    3. 泛型的使用

    泛型类<类型实参> 变量名; // 定义一个泛型类引用
    new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象

    MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();

    类型推导(Type Inference)

    1. public class Test {
    2.     public static void main(String[] args) {
    3.  
    4.         MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();
    5.  
    6.         myArray.setVal(0,10);
    7.         int a = myArray.getPos(0);//不用强转
    8.         System.out.println(a);
    9.  
    10.         MyArray<String> myArray1 = new MyArray<>();
    11.  
    12.         myArray1.setVal(0,"hello");
    13.         myArray1.setVal(1,"world");
    14.         String b = myArray1.getPos(0);//不用强转
    15.         System.out.println(b);
    16.     }
    17. }

    编译器可以根据上下文推导出类型实参时，可以省略类型实参的填写

    1.     MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();
    2.  
    3.     MyArray<String> myArray1 = new MyArray<>();

    裸类型(Raw Type)

    裸类型是一个泛型类型，但是没有实参，取值是还是要强转

    注意： 我们不要自己去使用裸类型，裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制

    4. 泛型的擦除机制

    编译的过程当中，将所有的T替换为Object这种机制，我们称为：擦除机制

    getPos中返回值为T，被替换为Object，setVal中返回值为空，即V，val参数类型被替换为Object

    先根据你制定了类型进行检查和转换，在编译的时候把T都擦除成了Object

    因此，Java的泛型机制是在编译级别实现的。编译器生成的字节码在运行期间并不包含泛型的类型信息

    5. 泛型的上界

    在定义泛型类时，有时需要对传入的类型变量做一定的约束，可以通过类型边界来约束

    语法

    1. class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
    2.         //...
    3. }

    示例

    1. public class MyArray extends Number> {
    2.         //...
    3. }

    只接受 Number 的子类型作为 E 的类型，实参没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

    1. public class Test {
    2.     public static void main(String[] args) {
    3.         MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();
    4.         MyArray<Float> myArray1 = new MyArray<>();
    5.         MyArray<Double> myArray2 = new MyArray<>();
    6.     }
    7. }
    8. class MyArray<E extends Number> {
    9. }

    6. 泛型方法

    静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数

    1. class Util {
    2.     public static  void swap(E[] array, int i, int j) {
    3.         E t = array[i];
    4.         array[i] = array[j];
    5.         array[j] = t;
    6.     }
    7. }

    是泛型的形参，void是返回值，可以直接通过类名.来调用，不用new 

     非静态

    7. 通配符

    看一个例子：

    1. class Message<T> {
    2.     private T message ;
    3.     public T getMessage() {
    4. return message;
    5. }
    6.     public void setMessage(T message) {
    7. this.message = message;
    8. }
    9. }
    10. public class TestDemo {
    11.     public static void main(String[] args) {
    12.     Message message = new Message() ;
    13.     message.setMessage("hello");
    14.     fun(message);
    15.     Message message1 = new Message() ;
    16.     message1.setMessage(10);
    17.     fun(message1);//报错
    18.     }
    19.     public static void fun(Message temp){
    20.         System.out.println(temp.getMessage());
    21.     }
    22. }

    报错原因是fun方法只能接收Message类型的参数，而传入的是Message类型的参数

    接下来我们体会通配符的作用

    1.  public static void fun(Message temp){
    2.         System.out.println(temp.getMessage());
    3.  }

    此时不再报错

    通配符可以接收所有的泛型类型，但是又不能够让用户随意修改

    1. public class TestDemo {
    2.     public static void main(String[] args) {
    3.         Message message = new Message() ;
    4.         message.setMessage(55);
    5.         fun(message);
    6.     }
    7.     // 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改
    8.     public static void fun(Message temp){
    9.         temp.setMessage(100); //无法修改！
    10.         System.out.println(temp.getMessage());
    11.     }
    12. }

    通配符上界

    1. <? extends 上界>
    2. <? extends Number>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类
    1. class Food {
    2.  
    3. }
    4. class Fruit extends Food {
    5.  
    6. }
    7. class Apple extends Fruit {
    8.  
    9. }
    10. class Banana extends Fruit {
    11.  
    12. }
    13. class Message { // 设置泛型上限
    14.     private T message ;
    15.     public T getMessage() {
    16.         return message;
    17.     }
    18.     public void setMessage(T message) {
    19.         this.message = message;
    20.     }
    21. }
    22. public class TestDemo {
    23.     public static void main(String[] args) {
    24.         Message<Apple> message = new Message<>() ;
    25.         message.setMessage(new Apple());
    26.         fun(message);
    27.         Message<Banana> message2 = new Message<>() ;
    28.         message2.setMessage(new Banana());
    29.         fun(message2);
    30.     }
    31.     // 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改
    32.     public static void fun(Messageextends Fruit> temp){
    33.     //temp.setMessage(new Banana()); //无法修改！
    34.     //temp.setMessage(new Apple()); //无法修改！
    35.         System.out.println(temp.getMessage());
    36.     }
    37. }

    此时无法在fun函数中对temp进行添加元素，因为temp接收的是Fruit和他的子类，此时存储的元素应该是哪个子类无法确定。所以添加会报错，但是可以获取元素

    1. public static void fun(Message<? extends Fruit> temp){
    2.     //temp.setMessage(new Banana()); //无法修改！
    3.     //temp.setMessage(new Apple()); //无法修改！
    4.     Fruit b = temp.getMessage();
    5.     System.out.println(b);
    6. }

    通配符的上界，不能进行写入数据，只能进行读取数据 

    通配符下界

    1. <? super 下界>
    2. <? super Integer>//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型

    看一个例子

    1. class Food {
    2. }
    3. class Fruit extends Food {
    4. }
    5. class Apple extends Fruit {
    6. }
    7. class Message<T> {
    8.     private T message ;
    9.     public T getMessage() {
    10.         return message;
    11.     }
    12.     public void setMessage(T message) {
    13.         this.message = message;
    14.     }
    15. }
    16. public class TestDemo {
    17.     public static void main(String[] args) {
    18.  
    19.         Message message = new Message<>() ;
    20.         message.setMessage(new Fruit());
    21.         fun(message);
    22.  
    23.         Message message2 = new Message<>() ;
    24.         message2.setMessage(new Food());
    25.         fun(message2);
    26.  
    27.         Message message1 = new Message<>();
    28.         fun(message1);//报错
    29.     }
    30.  
    31.     //temp 接收Fruit及其子类的一个Message
    32.     public static void fun(Messagesuper Fruit> temp){
    33.  
    34.         // 此时可以修改 添加的是Fruit 或者Fruit的子类
    35.         temp.setMessage(new Apple());//这个是Fruit的子类
    36.         temp.setMessage(new Fruit());//这个是Fruit的本身
    37.  
    38.         //Fruit fruit = temp.getMessage(); 不能接收，这里无法确定是哪个父类
    39.  
    40.         System.out.println(temp.getMessage());//只能直接输出
    41.     }
    42. }

    通配符的下界，不能进行读取数据，只能写入数据

    因为无法确定是哪个父类

    说明可以传入的实参的类型必须是Fruit或者Fruit的父类类型

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/chenchenchencl/article/details/126865282