【Java专题】Java泛型集合详解

tech2024-11-08 19

一、什么是泛型？

1、先来看不是泛型的ArrayList集合 ArrayList集合的底层是一个object[]数组，但是它跟数组比起来又有很多的优势，它可以存很多不同类型的数据。问题出现在数据被取出来的时候，强制转换引发ClassCastException异常。Collection虽然表面看可以存储各种类型的对象，其实际上它只能存储同一种类型的数据。 /** * @author Jason * @create 2020-07-11 10:57 * 普通集合存在的问题 */ public class GenericityTest01 { public static void main(String[] args) { Collection list = new ArrayList(); list.add("Jason"); list.add("Jack"); list.add(222); //创建一个迭代器 Iterator it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { //将集合中的内容强制转换 String o =(String) it.next(); //打印出他们各自的长度 System.out.println(o.length()); } } }

控制台输出：

5 4 Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String at GenericityTest01.main(GenericityTest01.java:17)

2、使用泛型的情况

就可以在编译时进行语法检查，避免了在运行时出现ClassCastException异常，同时也避免了类型的强制类型转换。 /** * @author Jason * @create 2020-07-11 11:47 * 泛型实例 */ public class GenericityTest04 { public static void main(String[] args) { Collection<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("Jason"); list.add("Jack"); //list.add(222); //创建一个迭代器 Iterator it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { //将集合中的内容强制转换 String o = (String) it.next(); //打印出他们各自的长度 System.out.println(o.length()); } } }

控制台输出：

5 4

3、新的问题

刚我们存入的是String，而如果我们需要存入Integer，则还要单独编写一个ArrayList，实际上还需要为其他所有class单独编写一种ArrayList，需要解决这样的问题，我们只需要将ArrayList编写一种模板。实现我们想要什么都可以。 /** * @author Jason * @create 2020-07-11 14:49 * */ public class MyClass { public static void main(String[] args) { GenericityTest05<String> strgeneric = new GenericityTest05<>("jason"); String key1 = strgeneric.getKey(); System.out.println("key1:" + key1); System.out.println("----------"); GenericityTest05<Integer> intgeneric = new GenericityTest05<>(111); Integer key2 = intgeneric.getKey(); System.out.println("key2:" + key2); } } ** * @author Jason * @create 2020-07-11 14:42 */ public class GenericityTest05<T> { private T key; public GenericityTest05() { } public GenericityTest05(T key) { this.key = key; } public T getKey() { return key; } public void setKey(T key) { this.key = key; } @Override public String toString() { return "GenericityTest05{" + "key=" + key + '}'; } }

控制台输出：

key1:jason ---------- key2:111

二、泛型常用类型：

E - Element (在集合中使用，因为集合中存放的是元素) T - Type（表示Java 类，包括基本的类和我们自定义的类） K - Key（表示键，比如Map中的key） V - Value（表示值） N - Number（表示数值类型）？ - （表示不确定的java类型） S、U、V - 2nd、3rd、4th types

三、泛型类

泛型类：是在实例化类的时候指明泛型的具体类型（1）使用语法类名<具体的数据类型> 对象名 = new 类名<具体的数据类型>(); （2）Java1.7以后，后面的<>中的具体的数据类型可以省略不写类名<具体的数据类型> 对象名 = new 类名<>(); 菱形语法（3）注意事项泛型类，如果没有指定具体的数据类型，此时，操作类型是Object 泛型的类型参数只能是类类型，不能是基本数据类型泛型类型在逻辑上可以看成是多个不同的类型，但实际上都是相同类型（4）泛型类实例： /** * @author Jason * @create 2020-07-11 15:12 * 年会抽奖器 */ public class ProductGetter<T> { Random random = new Random(); //奖品 private T product; //奖品池 ArrayList<T> list = new ArrayList<>(); //添加奖品 public void addProduct(T t) { list.add(t); } //抽奖 public T getProduct(){ product = list.get(random.nextInt(list.size())); return product; } public static void main(String[] args) { //创建抽奖器对象 ProductGetter<String> strProduct = new ProductGetter<>(); String[] strProducts = {"Apple", "HuaWei", "XiaoMi", "SanXing"}; //给抽奖器中添加奖品 for (int i = 0; i < strProducts.length; i++) { strProduct.addProduct(strProducts[i]); } //抽奖 String product1 = strProduct.getProduct(); System.out.println("恭喜您抽中了："+product1); System.out.println("---------------"); ProductGetter<Integer> intProduct = new ProductGetter<>(); int[] intProducts = {1000, 2000, 3000, 5000}; for (int i = 0; i < intProducts.length; i++) { intProduct.addProduct(intProducts[i]); } Integer product2 = intProduct.getProduct(); System.out.println("恭喜您抽中了："+product2); } }

（5）从泛型类派生子类

• 子类也是泛型类，子类和父类的泛型类型要一致 class ChildGeneric<T> extends Generic<T> /** * @author Jason * @create 2020-07-11 15:36 */ public class Parent<E> { private E value; public E getValue() { return value; } public void setValue(E value) { this.value = value; } } /** * @author Jason * @create 2020-07-11 15:39 * 子类也是泛型类 */ public class ChildFirst<T> extends Parent<T> { @Override public T getValue() { return super.getValue(); } } /** * @author Jason * @create 2020-07-11 15:41 */ public class MyClass { public static void main(String[] args) { ChildFirst<String> childFirst = new ChildFirst<String>(); childFirst.setValue("Jason"); String value = childFirst.getValue(); System.out.println(value); } }

• 子类不是泛型类，父类要明确泛型的数据类型

class ChildGeneric extends Generic<String>

/** * @author Jason * @create 2020-07-11 15:36 */ public class Parent<E> { private E value; public E getValue() { return value; } public void setValue(E value) { this.value = value; } } /** * @author Jason * @create 2020-07-11 15:48 * 泛型类派生子类，如果子类不是泛型类，那么父类要明确数据类型(创建子类的时候无法确定父类类型) */ public class ChildSecond extends Parent<Integer> { @Override public Integer getValue() { return super.getValue(); } @Override public void setValue(Integer value) { super.setValue(value); } } /** * @author Jason * @create 2020-07-11 15:41 */ public class MyClass { public static void main(String[] args) { ChildSecond childSecond = new ChildSecond(); childSecond.setValue(100); Integer value1 = childSecond.getValue(); System.out.println(value1); } }

四、泛型接口

1、泛型接口的定义语法： interface 接口名称 <泛型标识，泛型标识，…> { 泛型标识方法名(); ..... }

2、泛型接口详情

实现类不是泛型类，接口要明确数据类型 /** * @author Jason * @create 2020-07-11 16:08 * 泛型接口 */ public interface Generator<T> { T getKey(); } /** * @author Jason * @create 2020-07-11 16:11 * 实现泛型接口的类不是泛型类，需要明确实现泛型接口的数据类型 */ public class Apple implements Generator<String> { @Override public String getKey() { return "Hello Jason!"; } } /** * @author Jason * @create 2020-07-11 16:13 */ public class Test { public static void main(String[] args) { Apple apple = new Apple(); String key = apple.getKey(); System.out.println(key); } } 实现类也是泛型类，实现类和接口的泛型类型要一致 /** * @author Jason * @create 2020-07-11 16:08 * 泛型接口 */ public interface Generator<T> { T getKey(); } /** * @author Jason * @create 2020-07-11 16:17 * 泛型类实现泛型接口，需要保证实现接口的泛型类的泛型标识包含泛型接口的泛型标识 */ public class Pair<T,E> implements Generator<T> { private T key; private E value; public Pair(T key, E value) { this.key = key; this.value = value; } @Override public T getKey() { return key; } public E getValue() { return value; } } /** * @author Jason * @create 2020-07-11 16:13 */ public class Test { public static void main(String[] args) { Pair<String,Integer> pair = new Pair<>("count",100); String key1 = pair.getKey(); Integer value = pair.getValue(); System.out.println(key1 + " = " + value); } }

五、泛型方法

1、概述泛型方法：是在调用方法的时候指明泛型的具体类型 2、语法: 修饰符 <T，E, ...> 返回值类型方法名(形参列表) { 方法体... } 3、说明： public与返回值中间非常重要，可以理解为声明此方法为泛型方法。只有声明了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。 < 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。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。 4、实例 /** * @author Jason * @create 2020-07-11 15:12 * 年会抽奖器 */ public class ProductGetter<T> { Random random = new Random(); //奖品 private T product; //奖品池 ArrayList<T> list = new ArrayList<>(); //添加奖品 public void addProduct(T t) { list.add(t); } //抽奖方法 public T getProduct(){ product = list.get(random.nextInt(list.size())); return product; } //定义泛型方法 public <E> E getProduct(ArrayList<E> list) { return list.get(random.nextInt(list.size())); } //静态方法方法，采用多个泛型类型 public static <T, E, K> void printType(T t, E e, K k) { System.out.println(t + "\t" + t.getClass().getSimpleName()); System.out.println(e + "\t" + e.getClass().getSimpleName()); System.out.println(k + "\t" + k.getClass().getSimpleName()); } //泛型可变参数的定义 public static <E> void print(E... e) { for (int i = 0; i < e.length; i++) { System.out.println(e[i]); } } public static void main(String[] args) { ProductGetter<Integer> productGetter = new ProductGetter<>(); ProductGetter<Integer> intProduct = new ProductGetter<>(); int[] intProducts = {1000, 2000, 3000, 5000}; for (int i = 0; i < intProducts.length; i++) { intProduct.addProduct(intProducts[i]); } //泛型类的成员方法的调用 Integer product2 = intProduct.getProduct(); System.out.println("恭喜您抽中了："+product2); System.out.println(product2+"\t"+product2.getClass().getSimpleName()); System.out.println("+++++++++++++++++"); ArrayList<String> strArrayList = new ArrayList<>(); strArrayList.add("笔记本电脑"); strArrayList.add("苹果电脑"); strArrayList.add("华为手机"); strArrayList.add("ipad"); //泛型方法的调用，类型通过调用方法的时候来指定 String product = productGetter.getProduct(strArrayList); System.out.println(product+"\t"+product.getClass().getSimpleName()); System.out.println("+++++++++++++++++"); ArrayList<Integer> intArrayList = new ArrayList<>(); intArrayList.add(1000); intArrayList.add(2000); intArrayList.add(3000); intArrayList.add(5000); Integer product3 = productGetter.getProduct(intArrayList); System.out.println(product3+"\t"+product3.getClass().getSimpleName()); System.out.println("----------------"); //调用多个泛型类型的静态泛型方法 productGetter.printType(100,"jason",true); System.out.println("----------------"); //调用可变参数 productGetter.print(1, 2, 3, 4); System.out.println("----------------"); productGetter.print("a","b","c"); } }

5、总结

泛型方法能使方法独立于类而产生变化如果static方法要使用泛型能力，就必须使其成为泛型方法

六、类型通配符

1、什么是类型通配符？类型通配符一般是使用"?"代替具体的类型实参。所以，类型通配符是类型实参，而不是类型形参。 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 8:05 */ public class Box<E> { private E first; public E getFirst() { return first; } public void setFirst(E first) { this.first = first; } } /** * @author Jason * @create 2020-07-12 8:06 * 通配符 */ public class Test04 { public static void main(String[] args) { Box<Number> box = new Box<>(); box.setFirst(100); showBox(box); //如果此时我们想传一个Integer类型的肯定会报错 //即使showBox方法是Number类型或者Integer类型都是不可以的 /*Box<Integer> box1 = new Box<>(); box1.setFirst(200); showBox(box1);*/ //如果此时我们在showBox上使用通配符会怎么样呢？当然问题就解决了 Box<Integer> box1 = new Box<>(); box1.setFirst(200); showBox(box1); } /*public static void showBox(Box<Number> box){ Number first = box.getFirst(); System.out.println(first); }*/ //这里虽然是换了通配符，但是还是会存在一个问题，需要用Object类型接收 public static void showBox(Box<?> box){ Object first = box.getFirst(); System.out.println(first); } }

2、通配符上限

语法：类/接口<? extends 实参类型> 要求该泛型的类型，只能是实参类型，或实参类型的子类类型 public class Animal { } public class Cat extends Animal { } public class MiniCat extends Cat { } /** * @author Jason * @create 2020-07-12 8:33 * 通配符上限 */ public class TestUp { public static void main(String[] args) { ArrayList<Animal> animals = new ArrayList<>(); ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>(); ArrayList<MiniCat> miniCats = new ArrayList<>(); //这里为啥可以添加呢？原因在于他的底层源码：public boolean addAll(Collection<? extends E> c) cats.addAll(cats); cats.addAll(miniCats); //这里会报异常：原因是什么呢？问题在于showAnimal()采用的是通配符上限 //showAnimal(animals); showAnimal(cats); showAnimal(miniCats); } //泛型通配符上限，传递的集合类型，只能是Cat或Cat的子类 public static void showAnimal(ArrayList<? extends Cat> list) { //这里是不可以添加元素的，因为ArrayList是上限通配符，此时我们是无法知道他存的是何种类型的元素 /*list.add(new Animal()); list.add(new Cat());*/ for (int i = 0; i < list.size(); i++) { Cat cat = list.get(i); } } }

3、通配符下限

语法：类/接口<? super 实参类型> 要求该泛型的类型，只能是实参类型，或实参类型的父类类型。实例一： /** * @author Jason * @create 2020-07-12 8:57 * 通配符下限 */ public class TestDown { public static void main(String[] args) { ArrayList<Animal> animals = new ArrayList<>(); ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>(); ArrayList<MiniCat> miniCats = new ArrayList<>(); //集合只能是Cat或Cat的父类类型,不能是它的子类型 showAnimal(animals); showAnimal(cats); //showAnimal(miniCats); } //类型通配符下限，要求集合只能是Cat或Cat的父类类型 public static void showAnimal(List<? super Cat> list) { //这里可以添加元素，并且他本身和子类都能添加，for循环是object类型接收的 list.add(new Cat()); list.add(new MiniCat()); //list.add(new Animal()); for (Object o : list) { System.out.println(o); } } }

实例二：

/** * @author Jason * @create 2020-07-12 9:23 * 下限通配符 */ public class Test05 { public static void main(String[] args) { //这里的TreeSet底层采用的是下限通配符：public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) //我们在构造子类对象的时候，必须先构造父类对象，如果这时候比较的是父类成员的话是没有任何问题的。 //而如果这里比较子类对象的话，则不可以，因为它还没有构造出来 //TreeSet<Cat> treeSet = new TreeSet<>(new Comparator2()); TreeSet<Cat> treeSet = new TreeSet<>(new Comparator1()); treeSet.add(new Cat("jack", 10)); treeSet.add(new Cat("mimi", 14)); treeSet.add(new Cat("jim", 11)); treeSet.add(new Cat("bibi", 16)); treeSet.add(new Cat("didi", 6)); for (Cat cat : treeSet) { System.out.println(cat); } } } class Comparator1 implements java.util.Comparator<Animal> { @Override public int compare(Animal o1, Animal o2) { return o1.name.compareTo(o2.name); } } class Comparator2 implements Comparator<Cat> { @Override public int compare(Cat o1, Cat o2) { return o1.age-o2.age; } } class Comparator3 implements Comparator<MiniCat> { @Override public int compare(MiniCat o1, MiniCat o2) { return o1.level-o2.level; } }

七、泛型擦除

1、概述泛型是Java 1.5版本才引进的概念，在这之前是没有泛型的，但是泛型代码能够很好地和之前版本的代码兼容。那是因为，泛型信息只存在于代码编译阶段，在进入JVM之前，与泛型相关的信息会被擦除掉，我们称之为–类型擦除。 2、实例 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 10:00 */ public class Test06 { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> intList = new ArrayList<>(); ArrayList<String> strList = new ArrayList<>(); System.out.println(intList.getClass().getSimpleName()); System.out.println(strList.getClass().getSimpleName()); System.out.println("============="); System.out.println(intList.getClass() == strList.getClass()); } }

控制台输出：

ArrayList ArrayList ============= true

3、无限制类型擦除

擦除前 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 10:05 */ public class Erasure<T> { private T key; public T getKey() { return key; } public void setKey(T key) { this.key = key; } } 擦除后 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 10:05 */ public class Erasure { private Object key; public Object getKey() { return key; } public void setKey(Object key) { this.key = key; } }

4、有限制类型擦除

擦除前 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 10:05 */ public class Erasure<T extends Number> { private T key; public T getKey() { return key; } public void setKey(T key) { this.key = key; } } 擦除后 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 10:05 */ public class Erasure { private Number key; public Number getKey() { return key; } public void setKey(Number key) { this.key = key; } }

5、擦除方法中定义的参数

擦除前 public <T extends Number> T getValue(T value) { return t; } 擦除后 public Number getValue(Number value) { return value; }

6、桥接方法

擦除前 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 10:31 * 泛型接口 */ public interface Info<T> { T info(T t); } public class InfoImpl implements Info<Integer> { @Override public Integer info(Integer integer) { return null; } } 擦除后 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 10:31 * 泛型接口 */ public interface Info<T> { Object info(Object var); } public class InfoImpl implements Info { public Integer info(Integer var) { return null; } @Override public Object info(Object var) { return info((Integer) var); } }

八、泛型与数组

可以声明带泛型的数组引用，但是不能直接创建带泛型的数组对象 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 10:53 * 泛型与数组 */ public class demo07 { public static void main(String[] args) { //不能直接创建带泛型的数组对象 //ArrayList<String>[] listArr = new ArrayList<>(); ArrayList<String>[] listArr = new ArrayList[5]; ArrayList<Integer> intList = new ArrayList<>(); intList.add(100); ArrayList<String> strList = new ArrayList<>(); strList.add("jason"); listArr[0] = strList; String s = listArr[0].get(0); System.out.println(s); } }

可以通过java.lang.reflect.Array的newInstance(Class,int)创建T[]数组 /** * @author Jason * @create 2020-07-12 11:07 */ public class Fruit<T> { private T[] array; public Fruit(Class<T> clz, int length) { array = (T[])Array.newInstance(clz, length); } public void put(int index, T item) { array[index]=item; } public T get(int index) { return array[index]; } public T[] getArray(){ return array; } } /** * @author Jason * @create 2020-07-12 10:53 * 泛型与数组 */ public class Test07 { public static void main(String[] args) { Fruit<String> fruit = new Fruit<>(String.class, 3); fruit.put(0, "桃子"); fruit.put(1, "栗子"); fruit.put(2, "苹果"); System.out.println(Arrays.toString(fruit.getArray())); String s1 = fruit.get(2); System.out.println(s1); } }

九、泛型和反射

1、常用泛型类： Class<T> Constructor<T> 2、实例（分为使用泛型和不使用泛型） /** * @author Jason * @create 2020-07-12 11:19 */ public class Person { private String name; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } } /** * @author Jason * @create 2020-07-12 11:20 */ public class Test08 { public static void main(String[] args) throws Exception { //使用泛型 Class<Person> personClass = Person.class; Constructor<Person> constructor = personClass.getConstructor(); Person person = constructor.newInstance(); //不使用泛型创建对象的时候是object类型的，后续还需要进行数据类型的转化 Class personClass1 =Person.class; Constructor constructor1 = personClass1.getConstructor(); Object o = constructor1.newInstance(); } }

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