Java泛型

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。

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

思路：
1. 我们以前学过的数组，只能存放指定类型的元素，例如：int[] array = new int[10]; String[] strs = new String[10];
2. 所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object?

class MyArray {
    public Object[] array = new Object[10];
    //获取下标为pos的值
    public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    //设置下标为pos的值
    public void setVal(int pos,int val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,"hello");     //字符串也可以存放
        String ret = myArray.getPos(1);//编译报错 ,需要类型强转，返回类型为Object，接收为String
        System.out.println(ret);
    }
}

问题：以上代码实现后 发现
1. 任何类型数据都可以存放
2. 1号下标本身就是字符串，但是确编译报错。必须进行强制类型转换
虽然在这种情况下，当前数组任何数据都可以存放，但是，更多情况下，我们还是希望他只能够持有一种数据类型。而不是同时持有这么多类型。
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。

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 ClassName {

}

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
}
class ClassName extends ParentClass {
    // 可以只使用部分类型参数
}

代码改进

class MyArray {
    public T[] array = (T[])new Object[10];             //1
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray<>();     //2
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,12);
        int ret = myArray.getPos(1);                    //3
        System.out.println(ret);
        myArray.setVal(2,"bit");                        //4
    }
}

代码解释

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 ElementK 表示 KeyV 表示 ValueN 表示 NumberT 表示 TypeS, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

注释1处，不能new泛型类型的数组

意味着:
T[] t = new T[5]; //是错误的
课件当中的代码：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

注释2处，类型后加入 指定当前类型注释3处，不需要进行强制类型转换注释4处，代码编译报错，此时因为在注释2处指定类当前的类型，此时在注释4处，编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查

泛型类的使用 语法

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

示例

MyArray list = new MyArray();

**注意: 泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类 **

类型推导(Type Inference)

当编译器可以根据上下文推到出类型实参时，可以省略类型实参的填写
MyArray list = new MyArray<>(); //可以推导出实例化需要的类型实参为String

裸类型(Raw Type)（了解） 说明

裸类型时一个泛型类但没有带者类型实参，例如MYArrayList就是一个裸类型
MyArray list = new MyArray();
**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
下面的类型擦除部分，我们也会讲到编译器是如何使用裸类型的。
小结：

1. 泛型是将数据类型参数化，进行传递
    2. 使用  表示当前类是一个泛型类。
    3. 泛型目前为止的优点：数据类型参数化，编译时自动进行类型检查和转换

泛型如何编译的 擦除机制

泛型如何编译？这个问题曾经的面试题。泛型本质是非常难的语法，要理解好它，需要时间的打磨。
通过命令:javap -c 查看字节码文件，所以的T都是Object。
在编译过程中，将所有的T替换为Object这种机制，我们称之为 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再运行期间并不包含泛型的类型信息。

为什么不能实例化泛型类型数组

代码1:

class MyArray {
    public T[] array = (T[])new Object[10];
    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;
    }
}
public static void main(String[] args) {
    MyArray myArray1 = new MyArray<>();
    Integer[] strings = myArray1.getArray();
}

原因：替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用，程序报错

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

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]

class MyArray{
    public T[] array;
    public MyArray(){

    }
    
    public MyArray(Classclazz,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;
    }
}
public static void main(String[] args) {
    MyArray myArray1 = new MyArray<>(Integer.class,10);
    Integer[] integers = myArray1.getArray();
}

泛型的上界

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

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

示例

public class MyArray{
    ...
}

只能接受Number的子类或者Number作为E类型的实参

MyArray l1; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型
MyArray l2; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型

error: type argument String is not within bounds of type-variable E
    MyArrayList l2;
          ^
where E is a type-variable:
    E extends Number declared in class MyArrayList

了解：没有指定类型边界E，可以视为E extend Object

复杂示例

进行泛型数组类数组成员的比较，需要重写CompareTo方法

public class MyArray> {
    ...
}

E必须是实现了Comparable接口的

泛型方法 定义语法

方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { ... }

示例

public class Util {
    //静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数
    public static  void swap(E[] array, int i, int j) {
        E t = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = t;
    }
}

使用示例-可以类型推导

Integer[] a = { ... };
swap(a, 0, 9);
String[] b = { ... };
swap(b, 0, 9);

使用示例-不适用类型推导

Integer[] a = { ... };
Util.swap(a, 0, 9);
String[] b = { ... };
Util.swap(b, 0, 9);

泛型中的父子类关系

public class MyArrayList { ... }

// MyArrayList