Java – 泛型 一、什么是泛型？ 二、引出泛型 三、泛型如何编译的 四、泛型的上界 五、泛型中的父子类关系 六、通配符

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一、什么是泛型？

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。—– 来源《Java编程思想》对泛型的介绍。
泛型是在JDK1.5引入的新的语法，通俗讲，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

这一节比较难，主要是以看得懂源码为主。

二、引出泛型

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。


所以，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。

2.1、语法

class 泛型类名称类型形参列表> {
	// 这里可以使用类型参数
}

class ClassNameT1, T2, ..., Tn> {
	
}

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 */ {
	// 这里可以使用类型参数
}

class ClassNameT1, T2, ..., Tn> extends ParentClassT1> {
	// 可以只使用部分类型参数
}

所以最终的代码如下：

class MyArrayT>{
    public T[] array = (T[])new Object[10];

    public void set(int pos, T val){
        array[pos] = val;
    }

    public T get(int pos){
        return array[pos];
    }
}

public class TestDome {
    public static void main(String[] args) {
        MyArrayString> myArray = new MyArrayString>();
        myArray.set(0,"asde");
        myArray.set(1,"asd");
        String ret1 = myArray.get(1);
    }
}

代码解释：

  1. 类名后的 代表占位符，表示当前类是一个泛型类
    了解： 【规范】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：例如，public T[] array = new T[10];
    T[] array = (T[])new Object[10];是否就足够好，答案是未必的。这块问题一会儿介绍

三、泛型如何编译的

3.1、擦除机制

那么，泛型到底是怎么编译的？这个问题，也是曾经的一个面试问题。泛型本质是一个非常难的语法，要理解好他还是需要一定的时间打磨。

找到字节码文件，按住shift，鼠标右键，打开powerShell窗口
通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object。

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

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。
有关泛型擦除机制的文章截介绍：https://zhuanlan.zhihu.com/p/51452375

3.2、为什么不能实例化泛型类型数组

class MyArrayT>{
    public T[] array = (T[])new Object[10];

    public void set(int pos, T val){
        array[pos] = val;
    }

    public T get(int pos){
        return array[pos];
    }

    public T[] getArray() {
        return array;
    }
}

public class TestDome {
    public static void main(String[] args) {
        MyArrayInteger> myArray1 = new MyArray>();
        Integer[] strings = myArray1.getArray();
    }
}


替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用，程序报错

数组和泛型之间的一个重要区别是它们如何强制执行类型检查。具体来说，数组在运行时存储和检查类型信息。然而，泛型在编译时检查类型错误。
通俗讲就是：返回的Object数组里面，可能存放的是任何的数据类型，可能是String，可能是Person，运行的时候，直接转给Intefer类型的数组，编译器认为是不安全的。

正确的方式：【了解即可】
通过反射创建，指定类型的数组

class MyArrayT> {
    public T[] array;
    
    public MyArray() {
    } 
    /**
     * 通过反射创建，指定类型的数组
     * @param clazz
     * @param capacity
     */
    public MyArray(ClassT> clazz, int capacity) {
        array = (T[]) Array.newInstance(clazz, capacity);
    }
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
    public T[] getArray() {
        return array;
    }
}

四、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。

4.1、语法

class 泛型类名称类型形参 extends 类型边界> {
	...
}

4.2、示例

class MyArrayListT extends Number>{
	
}

说明： 此时的这个泛型的参数可以使Number或者Number的子类
只接受 Number 的子类型作为 T 的类型实参

**了解： 如果没有指定类型边界 T，可以视为 T extends Object
泛型没有下界
**

4.3、泛型方法

示例：写一个泛型类，找出数组中最大的数

class AlgT extends ComparableT>>{
    public T FindMax(T[] array){
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i  array.length; i++) {
            //这里为什么会报错？？？？
            if(max.compareTo(array[i])  0){
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        AlgInteger> alg = new Alg>();
        Integer[] array = {10,2,8,36};
        System.out.println(alg.FindMax(array));
    }
}

上面实现的泛型方法在调用的时候都要new对象，不然级就不能调用这个泛型方法，此时我们在这个方法上加上static，就成为了静态方法，直接使用类名来调用，但是在写法上面有一点区别

class Alg2{
    public static T extends ComparableT>> T FindMax(T[] array){
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i  array.length; i++) {
       
            if(max.compareTo(array[i])  0){
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] array = {10,2,8,36};
        System.out.println(Alg2.FindMax(array));
    }
}

五、泛型中的父子类关系

public class MyArrayListE> { ... }
// MyArrayList 不是 MyArrayList 的父类型
// MyArrayList 也不是 MyArrayList 的父类型

六、通配符

? 用于在泛型的使用，即为通配符

6.1、通配符解决什么问题

通配符是用来解决泛型无法协变的问题的，协变指的就是如果 Student 是 Person 的子类，那么 List 也应该是List 的子类。但是泛型是不支持这样的父子类关系的。

1、泛型 T 是确定的类型，一旦你传了我就定下来了，而通配符则更为灵活或者说是不确定，更多的是用于扩充参数的范围.

2、或者我们可以这样理解：泛型T就像是个变量，等着你将来传一个具体的类型，而通配符则是一种规定，规定你能传哪些参数

class Agl{
    public static T> void print1(ArrayListT> list){
        for (T x: list) {
            System.out.println(x);
        }
    }

    public static void print2(ArrayList?> list){
        for (Object x: list) {
            System.out.println(x);
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayListInteger> list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(3);
        Agl.print1(list);

        Agl.print2(list);
    }
}

print2中使用了通配符，和print1相比，此时传入list的，具体是什么数据类型，我们是不清楚的。这就是通配符。

6.2、通配符上界

6.2.1、语法

	? extends 上界>
	? extends Number>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类

6.2.2、示例

// 可以传入类型实参是 Number 子类的任意类型的 MyArrayList
public static void printAll(MyArrayList? extends Number> list) {
	...
} 
// 以下调用都是正确的
	printAll(new MyArrayListInteger>());
	printAll(new MyArrayListDouble>());
	printAll(new MyArrayListNumber>());
// 以下调用是编译错误的
	printAll(new MyArrayListString>());
	printAll(new MyArrayListObject>());

示例2：假设有如下关系

Animal
Cat extends Animal
Dog extends Animal

根据以上的关系，写一个方法，打印一个存储了Animal或者Animal子类的list。
代码1：
public static void print(ListAnimal> list) {

}
这样不可以解决问题，因为print的参数类型是 ListAnimal> list ，就不能接收 ListCat> list 。

代码2：
public static T extends Animal> void print2(ListT> list) {
	for (T animal : list) {
		System.out.println(animal);
	}
}
此时T类型是Animal的子类或者自己。该方法可以实现

代码3：通配符实现
public static void print3(List? extends Animal> list) {
	for (Animal ani : list) {
		System.out.println(ani);//调用谁的toString 方法？
	}
}

区别是什么？
1、对于泛型实现的print2方法， 对T进行了限制，只能是Animal的子类
比如：传入Cat，那么类型就是Cat
2、对于通配符实现的print3方法，首先不用再static后使用尖括号，其次相当于对Animal进行了规定，允许
你传入Animal 的子类。具体哪个子类，此时并不清楚
比如：传入了Cat，实际上声明的类型是Animal，使用多态才能调用Cat的toString方法

6.3、通配符的上界-父子类关系

// 需要使用通配符来确定父子类型
	MyArrayList? extends Number> 是 MyArrayList Integer>或者 MyArrayListDouble>的父类类型
	MyArrayList?> 是 MyArrayList? extends Number> 的父类型

6.4、通配符的上界-特点

对于这个代码，我们思考：是否可以对这个List进行写入？

ArrayListInteger> arrayList1 = new ArrayList>();
ArrayListDouble> arrayList2 = new ArrayList>();
List? extends Number> list = arrayList1;
//list.add(1,1);//报错，此时list的引用的子类对象有很多，再添加的时候，任何子类型都可以，为了安全，java不让这样进
行添加操作。
Number a = list.get(0);//可以通过
Integer i = list.get(0);//编译错误，只能确定是Number子类

答案不可以！
因为，list可以引用arrayList1，或者arrayList2。所以：

  1. 如果对list中添加数据的时候，报错！愿意很简单，list中存储的可能是Number也可能是Number的子类。此时添加任何类型的数据都不可以，无法确定到底是哪种类型。
  2. Number a = list.get(0);可以通过，此时获取的元素肯定是Number的 子类
  3. 但是不能这么写：Integer i = list.get(0);你怎么知道，获取的就是Integer呢？

通配符的上节不适合写入数据

6.5、通配符下界

6.5.1、语法：

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

6.5.2、示例

// 可以传入类型实参是 Integer 父类的任意类型的 MyArrayList
public static void printAll(MyArrayList? super Integer> list) {
...
} /
/ 以下调用都是正确的
printAll(new MyArrayListInteger>());
printAll(new MyArrayListNumber>());
printAll(new MyArrayListObject>());
// 以下调用是编译错误的
printAll(new MyArrayListString>());
printAll(new MyArrayListDouble>());

6.5.3、通配符下界-父子类关系

MyArrayList? super Integer> 是 MyArrayListInteger>的父类类型
MyArrayList?> 是 MyArrayList? super Integer>的父类类型

6.5.4、通配符下界-特点

对于这个代码，我们思考：是否可以对这个List进行读取？

ArrayList? super Person> list = new ArrayListPerson>();
//ArrayList super Person> list2 = new ArrayList();//编译报错，list2只能引用Person或者Person父类类型的list

list.add(new Person());//添加元素时，只要添加的元素的类型是Person或者Person的子类就可以
list.add(new Student());

Student s = list.get(0);//error
Object s = list.get(0);//可以

答案不可以！
因为添加元素的时候，我们知道list引用的对象肯定是Person或者Person的父类的集合，我们能够确定此时存储的
元素的最小粒度比Person小的都可以。但是，你读取的时候，你知道是读取到的是哪个子类吗？

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