《疯狂java讲义》第9章 泛型

第9章 泛型 9.1 泛型入门

java集合有一个缺点：把一个对象“丢进”集合里，集合就会“忘记”这个对象的数据类型，变成了Object类型。（及核对元素类型没有任何限制，取出时通常要强制类型转换）

9.1.1 编译时不检查类型的异常 9.1.2 使用泛型

• java的参数化类型被称为泛型（Generic）。

//创建一个只想保存字符串的List集合
List strList = new ArrayList();
strList.add("java");
//下面代码加入数字将引起编译错误
strList.add(5);

9.1.3 java 9 增强的“菱形”语法

• 可以在构造器后省略完整的泛型信息，只要给出一对尖括号（<>）即可，java可以推断尖括号里的泛型信息。

List strList = new ArrayList<>();
Map scores = new HashMap<>();

• 两个尖括号放一块像一个菱形，被称为“菱形”语法。只是更好的简化了泛型编程。
• 甚至允许在创建匿名内部类时使用菱形语法：

interface Foo{
	void test(T t);
}
public class AnnoymousTest{
	public static void main(String[] args){
		//指定Foo类中的泛型为String
		Foo f = new Foo<>(){...};
		//使用泛型通配符，此时上限为Object
		Foo f = new Foo<>(){...};
		//使用泛型通配符，此时上限为Number
		Foo f = new Foo<>(){...};
	}
}

9.2 深入泛型

所谓泛型，就是允许在定义类、接口、方法时使用类型形参，这个类型形参（或叫泛型）将在声明变量、创建对象、调用方法时动态地指定（即传入实际的类型参数，也可称为类型实参）。

9.2.1 定义泛型接口、类

• 泛型的实质：允许在定义接口、类时声明泛型形参，泛型形参在整个接口、类体内可当成类型使用，几乎所有可使用普通类型的地方都可以使用这种泛型形参。
• 例如使用List类型时，如果为E形参传入String类型实参，则产生了一个新的类型：List< String>类型，可以把List< String>想象成E被全部替换成String的特殊List子接口。
• 包含泛型声明的类型可以在定义变量、创建对象时传入一个类型实参，从而可以动态地生成无数多个逻辑上的子类，但这种子类在物理上并不存在。
• 可以为任何类、接口增加泛型声明（并不是只有集合类才可以使用泛型声明）

//定义Apple类时使用了泛型声明
public class Apple{
	//使用T类型定义实例变量
	private T info;
	//下面方法中使用T类型来定义构造器
	public Apple(T info){
		this.info = info;
	}
	public static void main(String[] args){
		//传给T形参的是String，所以构造器参数只能是String
		Apple a1 = new Apple<>("苹果");
		//传给T形参的是Double，所以构造器参数只能是Double
		Apple a2 = new Apple<>(5.67);
	}
}

• 当创建带泛型声明的自定义类，为该类定义构造器时，构造器名还是原来的类名，不要增加泛型声明。（例如，为Apple 类定义构造器，其构造器名依然是Apple，而不是Apple！调用该构造器时却可以使用Apple的形式，当然应该为T形参传入实际的类型参数。）

9.2.2 从泛型类派生子类

• 创建了带泛型声明的接口、父类之后，可以为给接口创建实现类，或从该父类派生子类。（当时用这些接口、父类时不能再包含泛型形参）

//使用Apple类时为T形参传入String类型( 派生子类 )
public class A extends Apple
//使用Apple类时没有为T形参传入实际的类型参数( 使用类、接口 )
public class A extends Apple	//编译器可能发出警告，泛型检查的警告

• 使用Apple类时省略泛型的形式被称为原始类型（raw type）。
• 如果从Apple类派生子类，则在Apple类中所有使用T类型的地方都将被替换成String类型。

9.2.3 并不存在泛型类

• 前面提到可以把ArrayList类当成ArrayList的子类，事实上，ArrayList类也确实像一种特殊的ArrayList类：该ArrayList对象只能添加String对象作为集合元素。但实际上，系统并没有为ArrayList生成新的class文件，而且也不会把ArrayList当成新类来处理。
• 不管为泛型形参传入哪一种类型实参，对于Java来说，它们依然被当成同一个类处理，在内存中也只占用一块内存空间，因此在静态方法、静态初始化块或者静态变量的声明和初始化中不允许使用泛型形参。
• 由于系统中并不会真正生成泛型类，所以instanceof运算符后不能使用泛型类。

9.3 类型通配符

数组和泛型有所不同，假设Foo是Bar的一个子类型（子类或者子接口），那么Foo]
依然是Bar]的子类型；但G不是G的子类型。Foo]自动向上转型为Bar]的方式被称为型变。也就是说，Java的数组支持型变，但Java集合并不支持型变。

9.3.1 使用类型通配符

• 为了表示各种泛型List的父类，可以使用类型通配符，类型通配符是一个问号（？），将一个问号作为类型实参传给List集合，写作：List（意思是元素类型未知的List）。它的元素类型可以匹配任何类型。
• List、Set、Collection、Map等。

9.3.2 设定类型通配符的上限

• 被限制的泛型通配符表示如下：

//它表示泛型形参必须是Shape子类的List
List

• 只要List后尖括号里的类型是Shape的子类型即可。
• 同时，程序也无法确定这个类型是什么，所以无法将任何对象添加到这种集合中。
• 对于更厂泛的泛型类来说，指定遇配符上限就是为了支持类型型变。比如Foo是Bar的子类，这样A就相当于A<？extends Foo>的子类，可以将A赋值给A<？extends Foo>类型的变量，这种型变方式被称为协变。
• 对于协变的泛型类来说，它只调用泛型类型作为返回值类型的方法（编译器会将该方法返回值当成通配符上限的类型）；而不能调用泛型类型作为参数的方法。口诀是：协变只出不进！

9.3.3 设定类型通配符的下限

• 通配符的下限的方式来指定。
• 指定通配符的下限就是为了支持类型型变。比如Foo是Bar的子类，当程序需要一个A<？super Bar>变量时，程序可以将A、A赋值给A<？super Bar>类型的变量，这种型变方式被称为逆变。
• 对于逆变的泛型集合来说，编译器只知道集合元素是下限的父类型。因此，这种逆变的泛型集合能向其中添加元素，从集合中取元素时只能被当成Object类型处理。
• Java集合框架中的TreeSet有一个构造器也用到了这种设定通配符下限的语法（TreeMPA也有类似的用法）。

9.3.4 设定泛型形参的上限

• Java泛型不仅允许在使用通配符形参时设定上限，而且可以在定义泛型形参时设定上限，用于表示传给该泛型形参的实际类型要么是该上限类型，要么是该上限类型的子类。

public class Apple

• 程序为泛型形参设定多个上限（至多有一个父类上限，可以有多个接口上限），表明该泛型形参必须是其父类的子类（是父类本身也行），并且实现多个上限接口。

//表明T类型必须是Number类或其子类，并必须实现java.io.Serializable接口
public class Apple{
	...
}

9.4 泛型方法 9.4.1 定义泛型方法

• 泛型方法：在声明方法时定义一个或多个泛型形参。

static  void test(T[] a, Collection c){...}

• 方法声明中定义的泛型只能在该方法里使用。
• 方法的泛型参数无需显示传入实际类型的参数。
• 有时，传入的参数不一样，编译器无法正确识别T所代表的实际类型。（将该方法的前一个形参类型改为Collection，方法的前一个Collection集合里的元素类型是后一个Collection集合里元素类型的子类即可。）

9.4.2 泛型方法和类型通配符的区别

• 大多数时候可以使用泛型方法来代替类型通配符。

public interface Collection{
	boolean containsAll(Collection c);
	boolean addAll(Collection c);
}

• 采用泛型方法的形式

public interface Collection{
	 boolean containsAll(Collection c);
	 boolean addAll(Collection c); 
}

• 同时使用泛型方法和通配符

public class Collections{
	public static  void copy(List dest, List src){...}
}

• 类型通配符与泛型方法（在方法签名中显式声明泛型形参）还有一个显著的区别：类型通配符既可以在方法签名中定义形参的类型，也可以用于定义变量的类型；但泛型方法中的泛型形参必须在对应方法中显式声明。

9.4.3 java 7 的“菱形”语法与泛型构造器

• java允许在构造器签名中声明泛型形参，产生了泛型构造器。让java根据参数的类型来“推断”泛型形参的类型，也可以显示的为构造器中的泛型形参指定实际的类型。

class Foo{
	public  Foo(T t){..}
}
//泛型构造器中的T类型为
String new Foo("疯狂Java讲义");
//泛型构造器中的T类型为
Integer new Foo(200);
//显式指定泛型构造器中的T类型为String
//传给Foo构造器的实参也是String对象，完全正确
new Foo("疯狂Android讲义");
//显式指定泛型构造器中的T类型为String，
//但传给Foo构造器的实参是Doub1e对象，下面代码出错
new Foo(12.3);

• 如果显示指定了泛型构造器中声明的泛型形参的实际类型，则不可以使用“菱形”语法

//MyClass 类声明中的E形参是String类型
//泛型构造器中声明的T形参是Integer类型
MyClass mcl = new MyClass<>(5);
//显式指定泛型构造器中声明的T形参是Integer类型
MyClass mc2 = new  MyClass（5）；
//MyClass 类声明中的E形参是String类型
//如果显式指定泛型构造器中声明的T形参是Integer类型
//此时就不能使用“菱形”语法，下面代码是错的
MyClass mc3 = new  MyClass<>(5);

9.4.4 泛型方法与方法重载

• 因为泛型既允许设定通配符的上限，也允许设定通配符的下限，从而允许在一个类里包含如下两个方法定义。

public class MyUtils public static void copy(Collection dest，Collectionsrc)
{...}
public static  T copy(Collection dest，Collection src)
{...}

• 如果只是在该类中定义这两个方法不会有任何错误，但只要调用这个方法就会引起编译错误。

9.4.5 java 8 改进的类型推断

• Java8改进了泛型方法的类型推断能力：
  （1）可通过调用方法的上下文来推断泛型的目标类型。
  （2）可在方法调用链中，将推断得到的泛型传递到最后一个方法。

9.5 擦除和转换

• 擦除：当把一个具有泛型信息的对象赋给另一个没有泛型信息的变量时，所有在尖括号之间的类型信息都将被扔掉。
• 比如一个List类型被转换为List，则该List对集合元素的类型检查变成了泛型参数的上限Object。
• 对泛型而言，可以直接把一个List对象赋给一个List对象，编译器仅仅提示“未经检查的转换”。（List特殊）

9.6 泛型与数组

• 数组元素的类型不能包含泛型变量或泛型形参，除非是无上限的类型通配符。但可以声明元素类型包含泛型变量或泛型形参的数组。
• 也就是说，只能声明List[]形式的数组，但不能创建ArrayList[10]这样的数组对象。
• java 允许创建无上限的通配符泛型数组，如：new ArrayList[10]