講解Java的泛型

我們知道,使用變量之前要定義,定義一個變量時必須要指明它的數據類型,什麼樣的數據類型賦給什麼樣的值。

講解Java的泛型

假如我們現在要定義一個類來表示座標,要求座標的數據類型可以是整數、小數和字符串,例如:

x = 10、y = 10x = 12.88、y = 129.65x = "東京180度"、y = "北緯210度"

針對不同的數據類型,除了藉助方法重載,還可以藉助自動裝箱和向上轉型。我們知道,基本數據類型可以自動裝箱,被轉換成對應的包裝類;Object 是所有類的祖先類,任何一個類的實例都可以向上轉型爲 Object 類型,例如:

int --> Integer --> Object

double -->Double --> Object

String --> Object

這樣,只需要定義一個方法,就可以接收所有類型的數據。請看下面的代碼:

public class Demo { public static void main(String[] args){ Point p = new Point(); (10); // int -> Integer -> Object (20); int x = (Integer)(); // 必須向下轉型 int y = (Integer)(); tln("This point is:" + x + ", " + y); (25.4); // double -> Integer -> Object ("東京180度"); double m = (Double)(); // 必須向下轉型 double n = (Double)(); // 運行期間拋出異常 tln("This point is:" + m + ", " + n); }}class Point{ Object x = 0; Object y = 0; public Object getX() { return x; } public void setX(Object x) { this.x = x; } public Object getY() { return y; } public void setY(Object y) { this.y = y; }}

上面的代碼中,生成座標時不會有任何問題,但是取出座標時,要向下轉型,在 Java多態對象的類型轉換 一文中我們講到,向下轉型存在着風險,而且編譯期間不容易發現,只有在運行期間纔會拋出異常,所以要儘量避免使用向下轉型。運行上面的代碼,第12行會拋出 sCastException 異常。

那麼,有沒有更好的辦法,既可以不使用重載(有重複代碼),又能把風險降到最低呢?

有,可以使用泛型類(Java Class),它可以接受任意類型的數據。所謂“泛型”,就是“寬泛的數據類型”,任意的數據類型。

更改上面的代碼,使用泛型類:

public class Demo { public static void main(String[] args){ // 實例化泛型類 Pointp1 = new Point(); (10); (20); int x = (); int y = (); tln("This point is:" + x + ", " + y); Pointp2 = new Point(); (25.4); ("東京180度"); double m = (); String n = (); tln("This point is:" + m + ", " + n); }}// 定義泛型類class Point{ T1 x; T2 y; public T1 getX() { return x; } public void setX(T1 x) { this.x = x; } public T2 getY() { return y; } public void setY(T2 y) { this.y = y; }}

運行結果:

This point is:10, 20This point is:25.4, 東京180度

與普通類的定義相比,上面的代碼在類名後面多出了,T1, T2 是自定義的標識符,也是參數,用來傳遞數據的類型,而不是數據的值,我們稱之爲類型參數。在泛型中,不但數據的值可以通過參數傳遞,數據的類型也可以通過參數傳遞。T1, T2 只是數據類型的佔位符,運行時會被替換爲真正的數據類型。

傳值參數(我們通常所說的參數)由小括號包圍,如 (int x, double y),類型參數(泛型參數)由尖括號包圍,多個參數由逗號分隔,如或。

類型參數需要在類名後面給出。一旦給出了類型參數,就可以在類中使用了。類型參數必須是一個合法的標識符,習慣上使用單個大寫字母,通常情況下,K 表示鍵,V 表示值,E 表示異常或錯誤,T 表示一般意義上的數據類型。

泛型類在實例化時必須指出具體的類型,也就是向類型參數傳值,格式爲:

className variable= new className();

也可以省略等號右邊的數據類型,但是會產生警告,即:

className variable= new className();

因爲在使用泛型類時指明瞭數據類型,賦給其他類型的值會拋出異常,既不需要向下轉型,也沒有潛在的風險,比本文一開始介紹的自動裝箱和向上轉型要更加實用。

注意:

泛型是 Java 1.5 的新增特性,它以C++模板爲參照,本質是參數化類型(Parameterized Type)的應用。

類型參數只能用來表示引用類型,不能用來表示基本類型,如 int、double、char 等。但是傳遞基本類型不會報錯,因爲它們會自動裝箱成對應的包裝類。

泛型方法

除了定義泛型類,還可以定義泛型方法,例如,定義一個打印座標的泛型方法:

public class Demo { public static void main(String[] args){ // 實例化泛型類 Pointp1 = new Point(); (10); (20); tPoint((), ()); Pointp2 = new Point(); (25.4); ("東京180度"); tPoint((), ()); }}// 定義泛型類class Point{ T1 x; T2 y; public T1 getX() { return x; } public void setX(T1 x) { this.x = x; } public T2 getY() { return y; } public void setY(T2 y) { this.y = y; } // 定義泛型方法 publicvoid printPoint(T1 x, T2 y){ T1 m = x; T2 n = y; tln("This point is:" + m + ", " + n); }}

運行結果:

This point is:10, 20This point is:25.4, 東京180度

上面的代碼中定義了一個泛型方法 printPoint(),既有普通參數,也有類型參數,類型參數需要放在修飾符後面、返回值類型前面。一旦定義了類型參數,就可以在參數列表、方法體和返回值類型中使用了。

與使用泛型類不同,使用泛型方法時不必指明參數類型,編譯器會根據傳遞的`參數自動查找出具體的類型。泛型方法除了定義不同,調用就像普通方法一樣。

注意:泛型方法與泛型類沒有必然的聯繫,泛型方法有自己的類型參數,在普通類中也可以定義泛型方法。泛型方法 printPoint() 中的類型參數 T1, T2 與泛型類 Point 中的 T1, T2 沒有必然的聯繫,也可以使用其他的標識符代替:

public staticvoid printPoint(V1 x, V2 y){ V1 m = x; V2 n = y; tln("This point is:" + m + ", " + n);}

泛型接口

在Java中也可以定義泛型接口,這裏不再贅述,僅僅給出示例代碼:

public class Demo { public static void main(String arsg[]) { Infoobj = new InfoImp(""); tln("Length Of String: " + ar()th()); }}//定義泛型接口interface Info{ public T getVar();}//實現接口class InfoImpimplements Info{ private T var; // 定義泛型構造方法 public InfoImp(T var) { ar(var); } public void setVar(T var) { = var; } public T getVar() { return ; }}

運行結果:

Length Of String: 18

類型擦除

如果在使用泛型時沒有指明數據類型,那麼就會擦除泛型類型,請看下面的代碼:

public class Demo { public static void main(String[] args){ Point p = new Point(); // 類型擦除 (10); (20.8); int x = (Integer)(); // 向下轉型 double y = (Double)(); tln("This point is:" + x + ", " + y); }}class Point{ T1 x; T2 y; public T1 getX() { return x; } public void setX(T1 x) { this.x = x; } public T2 getY() { return y; } public void setY(T2 y) { this.y = y; }}

運行結果:

This point is:10, 20.8

因爲在使用泛型時沒有指明數據類型,爲了不出現錯誤,編譯器會將所有數據向上轉型爲 Object,所以在取出座標使用時要向下轉型,這與本文一開始不使用泛型沒什麼兩樣。

限制泛型的可用類型

在上面的代碼中,類型參數可以接受任意的數據類型,只要它是被定義過的。但是,很多時候我們只需要一部分數據類型就夠了,用戶傳遞其他數據類型可能會引起錯誤。例如,編寫一個泛型函數用於返回不同類型數組(Integer 數組、Double 數組、Character 數組等)中的最大值:

publicT getMax(T array[]){ T max = null; for(T element : array){ max = leValue() > leValue() ? element : max; } return max;}

上面的代碼會報錯,doubleValue() 是 Number 類的方法,不是所有的類都有該方法,所以我們要限制類型參數 T,讓它只能接受 Number 及其子類(Integer、Double、Character 等)。

通過 extends 關鍵字可以限制泛型的類型,改進上面的代碼:

publicT getMax(T array[]){ T max = null; for(T element : array){ max = leValue() > leValue() ? element : max; } return max;}

表示 T 只接受 Number 及其子類,傳入其他類型的數據會報錯。這裏的限定使用關鍵字 extends,後面可以是類也可以是接口。但這裏的 extends 已經不是繼承的含義了,應該理解爲 T 是繼承自 Number 類的類型,或者 T 是實現了 XX 接口的類型。

類型參數的範圍

在泛型中,如果不對類型參數加以限制,它就可以接受任意的數據類型,只要它是被定義過的。但是,很多時候我們只需要一部分數據類型就夠了,用戶傳遞其他數據類型可能會引起錯誤。例如,編寫一個泛型函數用於返回不同類型數組(Integer 數組、Double 數組等)中的最大值:

publicT getMax(T array[]){ T max = null; for(T element : array){ max = leValue() > leValue() ? element : max; } return max;}

上面的代碼會報錯,doubleValue() 是 Number 類及其子類的方法,不是所有的類都有該方法,所以我們要限制類型參數 T,讓它只能接受 Number 及其子類(Integer、Double、Character 等)。

通過 extends 關鍵字可以限制泛型的類型的上限,改進上面的代碼:

publicT getMax(T array[]){ T max = null; for(T element : array){ max = leValue() > leValue() ? element : max; } return max;}

表示 T 只接受 Number 及其子類,傳入其他類型的數據會報錯。這裏的限定使用關鍵字 extends,後面可以是類也可以是接口。如果是類,只能有一個;但是接口可以有多個,並以“&”分隔,例如。

這裏的 extends 關鍵字已不再是繼承的含義了,應該理解爲 T 是繼承自 Number 類的類型,或者 T 是實現了 XX 接口的類型。