Java的泛型详解-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Java的泛型详解。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

Java泛型是一种编程语言的特性，它允许类、接口和方法在定义时使用一个或多个类型参数，这些类型参数在调用时会被实际类型替换，从而增强了代码的重用性和类型安全性。通过使用泛型，我们可以编写出更加通用的代码，同时也可以减少代码中的强制类型转换操作，提高代码的可读性和可维护性。比如，我们可以使用泛型实现一个通用的容器类，该容器类可以存储任意类型的数据，并且在使用时可以保证数据类型的安全性。泛型在 Java 中的实现方式是使用类型擦除技术，即在编译时将泛型类型转换为原始类型，从而避免了类型检查的开销和运行时的类型转换。

一、Java泛型是什么？

Java 泛型（Generic）是 Java 5 中引入的一种特性，它允许类、接口和方法在定义时使用一个或多个类型参数，这些类型参数在调用时会被实际类型替换，从而增强了代码的重用性和类型安全性。通过使用泛型，我们可以编写出更加通用的代码，同时也可以减少代码中的强制类型转换操作，提高代码的可读性和可维护性。

在 Java 泛型中，我们可以使用以下符号来定义泛型：
<T>：表示定义一个类型参数 T，可以是任何标识符，通常用大写字母表示，例如 List。
<E>：表示定义一个元素类型参数 E，通常用于集合类中，例如 List。
<K, V>：表示定义一个键值对类型参数 K 和 V，通常用于 Map 类中，例如 Map<K, V>。
在使用泛型时，可以将实际类型作为参数传递给泛型，例如 List，这样就可以创建一个只能存储 String 类型元素的列表。泛型在 Java 中的实现方式是使用类型擦除技术，即在编译时将泛型类型转换为原始类型，从而避免了类型检查的开销和运行时的类型转换。

二、泛型类

泛型类型用于类的定义中，被称为泛型类。通过泛型可以完成对一组类的操作对外开放相同的接口。最典型的就是各种容器类，如：List、Set、Map。

一个普通的泛型类：

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{ 
    //key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定  
    private T key;

    public Generic(T key) { //泛型构造方法形参key的类型也为T，T的类型由外部指定
        this.key = key;
    }

    public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T，T的类型由外部指定
        return key;
    }
}

//泛型的类型参数只能是类类型（包括自定义类），不能是简单类型
//传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为Integer.
Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);

//传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为String.
Generic<String> genericString = new Generic<String>("key_vlaue");
Log.d("泛型测试","key is " + genericInteger.getKey());
Log.d("泛型测试","key is " + genericString.getKey());

12-27 09:20:04.432 13063-13063/? D/泛型测试: key is 123456
12-27 09:20:04.432 13063-13063/? D/泛型测试: key is key_vlaue

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。

举例：

Generic generic = new Generic("111111");
Generic generic1 = new Generic(4444);
Generic generic2 = new Generic(55.55);
Generic generic3 = new Generic(false);

Log.d("泛型测试","key is " + generic.getKey());
Log.d("泛型测试","key is " + generic1.getKey());
Log.d("泛型测试","key is " + generic2.getKey());
Log.d("泛型测试","key is " + generic3.getKey());

运行结果:
D/泛型测试: key is 111111
D/泛型测试: key is 4444
D/泛型测试: key is 55.55
D/泛型测试: key is false

三、泛型接口

Java泛型接口是指在接口中定义泛型类型的接口，可以在接口中使用泛型类型来定义方法参数类型、返回值类型或者接口自身的类型。

下面是一个简单的泛型接口示例：

public interface MyList<T> {    
	void add(T element);   
 	T get(int index);   
  	int size();
  }

上面的示例中，定义了一个 MyList 接口，使用泛型类型 T 来表示列表中元素的类型，包含了三个方法：add、get 和 size，分别用于向列表中添加元素、获取列表中指定位置的元素和获取列表的大小。

下面是一个实现 MyList 接口的示例代码：

public class ArrayList<T> implements MyList<T> {
    private T[] array;
    private int size;

    public ArrayList() {
        array = (T[]) new Object[10];
        size = 0;
    }

    @Override
    public void add(T element) {
        if (size == array.length) {
            T[] newArray = (T[]) new Object[array.length * 2];
            System.arraycopy(array, 0, newArray, 0, array.length);
            array = newArray;
        }
        array[size++] = element;
    }

    @Override
    public T get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        }
        return array[index];
    }

    @Override
    public int size() {
        return size;
    }
}

上面的示例中，定义了一个 ArrayList 类，实现了 MyList 接口，使用泛型类型 T 来表示列表中元素的类型。在 add 方法中，如果列表已满，则扩容数组；在 get 方法中，如果索引超出列表范围，则抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。

使用泛型接口可以使代码更加通用和灵活，可以适用于各种不同类型的数据结构和算法。

四、泛型方法

4.1泛型方法

泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型。

/**
 * 泛型方法的基本介绍
 * @param tClass 传入的泛型实参
 * @return T 返回值为T类型
 * 说明：
 *     1）public 与 返回值中间<T>非常重要，可以理解为声明此方法为泛型方法。
 *     2）只有声明了<T>的方法才是泛型方法，泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。
 *     3）<T>表明该方法将使用泛型类型T，此时才可以在方法中使用泛型类型T。
 *     4）与泛型类的定义一样，此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型。
 */
public <T> T genericMethod(Class<T> tClass)throws InstantiationException ,
  IllegalAccessException{
        T instance = tClass.newInstance();
        return instance;
}

Object obj = genericMethod(Class.forName("com.test.test"));

Java 泛型方法允许您在调用时指定数据类型，而不是在编写方法时指定它们。这使您的代码更加灵活和通用，因为您可以使用多种不同类型的数据。

下面是一个简单的示例代码来说明 Java 泛型方法的使用：

public class GenericMethodExample {

    // 泛型方法，输入参数类型为 T，返回值类型也为 T
    public static <T> T genericMethod(T data) {
        return data;
    }

    public static void main(String[] args) {

        // 调用泛型方法并指定参数类型为 String
        String strData = genericMethod("Hello World");
        System.out.println("String Data : " + strData);

        // 调用泛型方法并指定参数类型为 Integer
        Integer intData = genericMethod(123);
        System.out.println("Integer Data : " + intData);

        // 调用泛型方法并指定参数类型为 Double
        Double dblData = genericMethod(10.5);
        System.out.println("Double Data : " + dblData);
    }
}

运行结果：
String Data : Hello World
Integer Data : 123
Double Data : 10.5

在上面的示例代码中，我们定义了一个名为genericMethod的泛型方法。该方法具有一个T类型参数data，该参数指定了输入参数和返回值的数据类型。在genericMethod方法中，我们使用不同的数据类型调用 genericMethod方法，例如字符串，整型和浮点型。

4.2泛型方法的基本用法

public class GenericTest {
   //这个类是个泛型类，在上面已经介绍过
   public class Generic<T>{     
        private T key;

        public Generic(T key) {
            this.key = key;
        }

        //我想说的其实是这个，虽然在方法中使用了泛型，但是这并不是一个泛型方法。
        //这只是类中一个普通的成员方法，只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。
        //所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。
        public T getKey(){
            return key;
        }

        /**
         * 这个方法显然是有问题的，在编译器会给我们提示这样的错误信息"cannot reslove symbol E"
         * 因为在类的声明中并未声明泛型E，所以在使用E做形参和返回值类型时，编译器会无法识别。
        public E setKey(E key){
             this.key = keu
        }
        */
    }

    /** 
     * 这才是一个真正的泛型方法。
     * 首先在public与返回值之间的<T>必不可少，这表明这是一个泛型方法，并且声明了一个泛型T
     * 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置.
     * 泛型的数量也可以为任意多个 
     *    如：public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){
     *        ...
     *        }
     */
    public <T> T showKeyName(Generic<T> container){
        System.out.println("container key :" + container.getKey());
        //当然这个例子举的不太合适，只是为了说明泛型方法的特性。
        T test = container.getKey();
        return test;
    }

    //这也不是一个泛型方法，这就是一个普通的方法，只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。
    public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }

    //这也不是一个泛型方法，这也是一个普通的方法，只不过使用了泛型通配符?
    //同时这也印证了泛型通配符章节所描述的，?是一种类型实参，可以看做为Number等所有类的父类
    public void showKeyValue2(Generic<?> obj){
        Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
    }

     /**
     * 这个方法是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'E' "
     * 虽然我们声明了<T>,也表明了这是一个可以处理泛型的类型的泛型方法。
     * 但是只声明了泛型类型T，并未声明泛型类型E，因此编译器并不知道该如何处理E这个类型。
    public <T> T showKeyName(Generic<E> container){
        ...
    }  
    */

    /**
     * 这个方法也是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'T' "
     * 对于编译器来说T这个类型并未项目中声明过，因此编译也不知道该如何编译这个类。
     * 所以这也不是一个正确的泛型方法声明。
    public void showkey(T genericObj){

    }
    */

    public static void main(String[] args) {
    
    }
    
}

4.3类中的泛型方法

当然这并不是泛型方法的全部，泛型方法可以出现杂任何地方和任何场景中使用。但是有一种情况是非常特殊的，当泛型方法出现在泛型类中时，我们再通过一个例子看一下

public class GenericFruit {
    class Fruit{
        @Override
        public String toString() {
            return "fruit";
        }
    }

    class Apple extends Fruit{
        @Override
        public String toString() {
            return "apple";
        }
    }

    class Person{
        @Override
        public String toString() {
            return "Person";
        }
    }

    class GenerateTest<T>{
        public void show_1(T t){
            System.out.println(t.toString());
        }

        //在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型E，这种泛型E可以为任意类型。可以类型与T相同，也可以不同。
        //由于泛型方法在声明的时候会声明泛型<E>，因此即使在泛型类中并未声明泛型，编译器也能够正确识别泛型方法中识别的泛型。
        public <E> void show_3(E t){
            System.out.println(t.toString());
        }

        //在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型T，注意这个T是一种全新的类型，可以与泛型类中声明的T不是同一种类型。
        public <T> void show_2(T t){
            System.out.println(t.toString());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Apple apple = new Apple();
        Person person = new Person();

        GenerateTest<Fruit> generateTest = new GenerateTest<Fruit>();
        //apple是Fruit的子类，所以这里可以
        generateTest.show_1(apple);
        //编译器会报错，因为泛型类型实参指定的是Fruit，而传入的实参类是Person
        //generateTest.show_1(person);

        //使用这两个方法都可以成功
        generateTest.show_2(apple);
        generateTest.show_2(person);

        //使用这两个方法也都可以成功
        generateTest.show_3(apple);
        generateTest.show_3(person);
    }
}

4.4泛型方法与可变参数

看一个泛型方法与可变参数的例子

public <T> void printMsg( T... args){
    for(T t : args){
        Log.d("泛型测试","t is " + t);
    }
}

printMsg("111",222,"aaaa","2323.4",55.55);

4.5 静态方法与泛型

静态方法有一种情况需要注意一下，那就是在类中的静态方法使用泛型：静态方法无法访问类上定义的泛型；如果静态方法操作的引用数据类型不确定的时候，必须要将泛型定义在方法上。

即：如果静态方法要使用泛型的话，必须将静态方法也定义成泛型方法。

public class StaticGenerator<T> {
    ....
    ....
    /**
     * 如果在类中定义使用泛型的静态方法，需要添加额外的泛型声明（将这个方法定义成泛型方法）
     * 即使静态方法要使用泛型类中已经声明过的泛型也不可以。
     * 如：public static void show(T t){..},此时编译器会提示错误信息：
          "StaticGenerator cannot be refrenced from static context"
     */
    public static <T> void show(T t){

    }
}

五、泛型通配符

我们知道Ingeter是Number的一个子类，同时在特性章节中我们也验证过Generic<Ingeter>与Generic<Number>实际上是相同的一种基本类型。那么问题来了，在使用Generic<Number>作为形参的方法中，能否使用Generic<Ingeter>的实例传入呢？在逻辑上类似于Generic<Number>和Generic<Ingeter>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢？

为了弄清楚这个问题，我们使用Generic<T>这个泛型类继续看下面的例子：

public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
    Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}

Generic<Integer> gInteger = new Generic<Integer>(123);
Generic<Number> gNumber = new Generic<Number>(456);

showKeyValue(gNumber);

// showKeyValue这个方法编译器会为我们报错：Generic<java.lang.Integer> 
// cannot be applied to Generic<java.lang.Number>
// showKeyValue(gInteger);

通过提示信息我们可以看到Generic<Integer>不能被看作为Generic<Number>的子类。由此可以看出:同一种泛型可以对应多个版本（因为参数类型是不确定的），不同版本的泛型类实例是不兼容的。

回到上面的例子，如何解决上面的问题？总不能为了定义一个新的方法来处理Generic<Integer>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<Integer>和Generic<Number>父类的引用类型。由此类型通配符应运而生。

我们可以将上面的方法改一下：

public void showKeyValue1(Generic<?> obj){
    Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}

类型通配符一般是使用？代替具体的类型实参，注意了，此处’？’是类型实参，而不是类型形参 。再直白点的意思就是，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。

可以解决当具体类型不确定的时候，这个通配符就是 ? ；当操作类型时，不需要使用类型的具体功能时，只使用Object类中的功能。那么可以用 ? 通配符来表未知类型。

六、泛型上下边界

在使用泛型的时候，我们还可以为传入的泛型类型实参进行上下边界的限制，如：类型实参只准传入某种类型的父类或某种类型的子类。

Java的上界限制：

public void showKeyValue1(Generic<? extends Number> obj){
    Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}

Generic<String> generic1 = new Generic<String>("11111");
Generic<Integer> generic2 = new Generic<Integer>(2222);
Generic<Float> generic3 = new Generic<Float>(2.4f);
Generic<Double> generic4 = new Generic<Double>(2.56);

//这一行代码编译器会提示错误，因为String类型并不是Number类型的子类
//showKeyValue1(generic1);
showKeyValue1(generic2);
showKeyValue1(generic3);
showKeyValue1(generic4);

如果我们把泛型类的定义也改一下:

public class Generic<T extends Number>{
    private T key;

    public Generic(T key) {
        this.key = key;
    }

    public T getKey(){
        return key;
    }
}

//这一行代码也会报错，因为String不是Number的子类
Generic<String> generic1 = new Generic<String>("11111");

再来一个泛型方法的例子：

//在泛型方法中添加上下边界限制的时候，必须在权限声明与返回值之间的<T>上添加上下边界，即在泛型声明的时候添加
//public <T> T showKeyName(Generic<T extends Number> container)，编译器会报错："Unexpected bound"
public <T extends Number> T showKeyName(Generic<T> container){
    System.out.println("container key :" + container.getKey());
    T test = container.getKey();
    return test;
}

Java的下界限制：
下界限制：使用super关键字限制泛型类型的下界。
如：class MyClass<T super Number>{}

通过上面的两个例子可以看出：泛型的上下边界添加，必须与泛型的声明在一起。

七、泛型的类型擦除

Java的泛型是伪泛型，为什么说Java的泛型是伪泛型呢？因为在编译期间，所有的泛型信息都会被擦除掉，我们常称为泛型擦除。

@Test
public void test() {
    List<String> stringList = new ArrayList<String>();
    stringList.add("泛型");
    List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
    integerList.add(1);
    System.out.println(stringList.getClass() == integerList.getClass());
}

//结果
true

定义了两个List，不过一个是List泛型类型，只能存储字符串。一个是List泛型类型，只能存储整型。最后，我们通过stringList对象和integerList对象的getClass方法获取它们的类的信息，最后发现结果为true。说明泛型类型String和Integer都被擦除掉了，只剩下了原始类型。

八、总结

Java泛型是Java SE 5中引入的一项新特性，它提供了一种在编译时期进行类型检查和类型推断的机制，以避免在运行时期出现类型转换异常的问题。以下是Java泛型的总结：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-767162.html

泛型类：定义一个泛型类，可以在类名后面加上一对尖括号，括号中放置类型参数。如：class MyClass<T>{}
泛型方法：定义一个泛型方法，可以在方法返回类型前面加上类型参数。如：public <T> T myMethod(T t){}
通配符：使用通配符“?”表示未知类型。如：List<?> myList
上界限制：使用extends关键字限制泛型类型的上界。如：class MyClass<T extends Number>{}
下界限制：使用super关键字限制泛型类型的下界。如：class MyClass<T super Number>{}
类型擦除：在编译时期，泛型类型会被擦除为原始类型，如会被擦除为。List<String>List
限制泛型数组的创建：由于类型擦除的存在，无法直接创建泛型数组。如：List<String>[] listArray = new List<String>[10] 是错误的;
总之，Java泛型提供了一种类型安全、灵活的编程方式，有助于提高代码的可读性、可维护性和可复用性。

到了这里，关于Java的泛型详解的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！

Java的泛型详解

前言

一、Java泛型是什么？

二、泛型类

三、泛型接口

四、泛型方法

4.1泛型方法

4.2泛型方法的基本用法

4.3类中的泛型方法

4.4泛型方法与可变参数

4.5 静态方法与泛型

五、泛型通配符

六、泛型上下边界

七、泛型的类型擦除

八、总结

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Java的泛型详解

前言

一、Java泛型是什么？

二、泛型类

三、泛型接口

四、泛型方法

4.1泛型方法

4.2泛型方法的基本用法

4.3类中的泛型方法

4.4泛型方法与可变参数

4.5 静态方法与泛型

五、泛型通配符

六、 泛型上下边界

七、泛型的类型擦除

八、总结

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六、泛型上下边界