Java范型基础及应用

川长思鸟来 2023-10-14 18:23 25阅读 0赞

在进行讲解之前，我们需要带着几个问题，泛型解决的什么问题？泛型的作用？泛型如何使用？泛型的原理？泛型的使用场景是什么？

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##### 1.概述 #####

泛型即参数化类型，一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢？顾名思义，就是将类型由原来的具体的类型参数化，类似于方法中的变量参数，此时类型也定义成参数形式（可以称之为类型形参），然后在使用/调用时传入具体的类型（类型实参）。

泛型的本质是为了参数化类型（在不创建新的类型的情况下，通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型）。也就是说在泛型使用过程中，操作的数据类型被指定为一个参数，这种参数类型可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。\\

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##### 2.泛型解决的是什么问题？ #####

我们以一个例子说明：  
![在这里插入图片描述][201e2ced81ad4d80ba2e06ccaf1b892c.png_pic_center]

执行结果如下：  
![在这里插入图片描述][295c9723879e41bdb4c2c3b3e43c6ae6.png_pic_center]

为了解决类似的问题，泛型应运而生，泛型是在编译阶段解决该问题，在程序运行的时候会采取去泛型化的措施，也就是在java中的泛型，只在编译阶段有效，在编译过程中，正确检验泛型结果后，会将泛型的相关信息擦出，泛型信息不会进入到运行阶段。  
因此我们把以上代码改一下：  
![在这里插入图片描述][49e25a8b2e5445e7bdb129d26291207d.png_pic_center]

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##### 3. 泛型的作用？ #####

1)保证类型安全  
泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全。编译时的强类型检查；通过知道使用泛型定义的变量的类型限制。

2)消除强制类型转换。  
泛型的一个附带好处是，消除源代码中的许多强制类型转换。这使得代码更加可读，并且减少了出错机会。

3)潜在的性能收益。  
Java语言引入泛型的好处是安全简单。泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。

4)更好的代码复用性，比如实现泛型算法  
在框架设计时候，BaseDao、BaseService、BaseDaoImpl、BaseServiceImpl；通过继承，实现抽象了所有公共方法，避免了每次都要写相同的代码。比如轨道交通项目中，很多地方都使用了泛型。

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##### 4.泛型的原理及机制 #####

泛型的原理,java泛型只在编译器进行类型检查，且只在编译器起作用，在运行期不起作用,在编译之后程序会采取去泛型化的措施，Java中的泛型，只在编译阶段有效，也就是Java的泛型是伪泛型,在编译过程中，正确检验泛型之后，会将泛型的相关信息擦除，泛型信息是不会进入运行阶段的  
![在这里插入图片描述][2df834fbab94451fb2c7c7b8c30c283e.png_pic_center]

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##### 5.泛型类，泛型接口，泛型方法的定义和使用 #####

###### 5.1泛型类 ######

通过泛型可以完成对一组类的操作，对外开放相同的接口，典型的就是各种容器类，比如List,Set,Map  
泛型类的基本写法:  
Class 类名称<泛型标识>\{  
Private 泛型标识 var；  
\}  
举例说明：  
![在这里插入图片描述][1284d7305c4b408393d18e670827eb6c.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][2179057d94b1470f9106457621638e2a.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][a63b3e41e9cc4adfb8a67b97ae682668.png_pic_center]

疑问：定义的泛型类，就一定要传入泛型类型实参么？  
并不是这样，在使用泛型的时候如果传入泛型实参，则会根据传入的泛型实参做相应的限制，此时泛型才会起到本应起到的限制作用。如果不传入泛型类型实参的话，在泛型类中使用泛型的方法或成员变量定义的类型可以为任何的类型。  
![在这里插入图片描述][563f71883afa46b0a7b2af5d9a0cc65f.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][33ca37a283854f4db4f7811b5ee5d0a2.png_pic_center]

泛型的类型参数只能是引用类型型，不能是基础类型。

###### 5.2泛型接口 ######

泛型接口与泛型类的定义和使用基本相同，泛型接口常被用于各种类的生产器中。  
当实现泛型接口的类，未传入泛型实参：  
![在这里插入图片描述][d4e7651187d5417fadaebd788252fad3.png_pic_center]

当实现泛型接口的类，传入泛型实参时：  
![在这里插入图片描述][a808b295bb63406c9ee22d047fe14de1.png_pic_center]

###### 5.3泛型方法 ######

泛型类和泛型接口的定义非常简单，而泛型方法的定义就比较复杂，泛型类是在实例化类的时候指定泛型的具体类型，泛型方法是在调用方法的时候指明泛型的具体类型。  
![在这里插入图片描述][71f8b9ab21064ce9bca2c77bd8bb84c3.png_pic_center]

像下面这种使用了泛型类型的T,但不是泛型方法。  
![在这里插入图片描述][df8a808eb1084b38ba8385954dd5b1fe.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][4290ee4f904a4809beadc3d47dfd4f7c.png_pic_center]  
![在这里插入图片描述][6e28937fd5654f9386f6625e9ca5358a.png_pic_center]

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##### 6.类中静态方法的泛型 #####

![在这里插入图片描述][93948b1967144cd0a2f894e8cd7d98d1.png_pic_center]

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##### 7.泛型通配符的上下界 #####

我们知道Ingeter是Number的一个子类，那么问题来了，在使用Generic作为形参的方法中，能否使用Generic的实例传入呢? 在逻辑上类似于Generic和Generic是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢?  
答案是不可以的，我们以下面的例子来解释：  
![在这里插入图片描述][f03aa7736ec04db3a3e27679eb779b5f.png_pic_center]

这里直接在编译器就显示错误。Generic不能看作是Generic的子类，由此可以看出同一种泛型（这里为整数）可以对应多个版本，因为参数类型（这里指Number,Interger）是不确定的，不同版本的泛型类实例是不兼容的。  
那如何解决以上问题? 总不能为了定义一个新的方法来处理Generic类型的类，这显然与java中的多台理念相违背。因此我们需要一个在逻辑上可以表示同时是Generic和Generic父类的引用类型。由此类型通配符应运而生.  
将上面的showKeyValue1方法改为如下：  
![在这里插入图片描述][da801f6a17304e40b99a430e1778d150.png_pic_center]  
注意了，此处?是类型实参，而不是类型形参, 此处的？和Number、String、Integer一样都是一种实际的类型，可以把？看成所有类型的父类。是一种真实的类型。

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