数据结构 Java数据结构 --- 泛型

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泛型

1. 泛型类的定义

1.1 语法

class 泛型类名称<类型形参列表>{// 这里可以使用类型参数}classClassName<T1, T2,...,Tn>{}

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 */{// 这里可以使用类型参数}classClassName<T1, T2,...,Tn>extendsParentClass<T1>{// 可以只使用部分类型参数}

1.2 案例

classMyArray<T>{publicT[] object =(T[])newObject[10];publicvoidset(int pos,T val){
        object[pos]= val;}publicTget(int pos){return object[pos];}}publicclassTestDemo{publicstaticvoidmain(String[] args){MyArray<String> myArray =newMyArray<>();
        myArray.set(0,"abc");String str = myArray.get(0);MyArray<Integer> myArray1 =newMyArray<>();
        myArray1.set(1,20);int a = myArray1.get(1);}}

注:

1. 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 Element
• K 表示 Key
• V 表示 Value
• N 表示 Number
• T 表示 Type
• S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

2. 泛型类的使用

2.1 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

2.2 示例

MyArray<Integer> list =newMyArray<Integer>();

注：泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类！

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

3. 泛型如何编译的

3.1 擦除机制

通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object。

在编译的过程当中，将所有的T替换为Object这种机制，我们称为：擦除机制

3.2 为什么不能实例化泛型类型数组

classMyArray<T>{publicT[] array =(T[])newObject[10];publicTgetPos(int pos){returnthis.array[pos];}publicvoidsetVal(int pos,T val){this.array[pos]= val;}publicT[]getArray(){return array;}}publicstaticvoidmain(String[] args){MyArray<Integer> myArray1 =newMyArray<>();Integer[] strings = myArray1.getArray();}

编译报错:

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;at TestDemo.main(TestDemo.java:31)

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

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。

4. 泛型的上界

4.1 语法

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界>{...}

4.2 示例

publicclassMyArray<EextendsNumber>{...}

只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参

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

了解： 没有指定类型边界 E，可以视为

E extends Object

4.3 复杂示例

publicclassMyArray<EextendsComparable<E>>{...}

E必须是实现了Comparable接口的

案例:

// 写一个泛型类, 求出数组中的最大值classAlg<TextendsComparable<T>>{publicTfindMax(T[] array){T max = array[0];for(int i =1; i < array.length; i++){if(max.compareTo(array[i])<0){
                max = array[i];}}return max;}}publicclassTestDemo{publicstaticvoidmain(String[] args){Alg<Integer> alg =newAlg<>();Integer[] array ={1,2,3,4};System.out.println(alg.findMax(array));}}

5. 泛型方法

5.1 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){...}

5.2 示例

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

5.3 使用示例

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

6. 泛型中的父子类关系

publicclassMyArrayList<E>{...}// MyArrayList<Object> 不是 MyArrayList<Number> 的父类型// MyArrayList<Number> 也不是 MyArrayList<Integer> 的父类型

7. 通配符

?

用于在泛型的使用，即为通配符

7.1 通配符解决什么问题

通配符是用来解决泛型无法协变的问题的，协变指的就是如果

Student

是

Person

的子类，那么

List<Student>

也应该是

List<Person>

的子类。但是泛型是不支持这样的父子类关系的

1. 泛型 T 是确定的类型，一旦你传了我就定下来了，而通配符则更为灵活或者说是不确定，更多的是用于扩 充参数的范围.
2. 或者我们可以这样理解：泛型T就像是个变量，等着你将来传一个具体的类型，而通配符则是一种规定， 规定你能传哪些参数。

示例：假设有个list，输出list当中的数据

classAlg3{publicstatic<T>voidprint1(ArrayList<T> list){for(T x : list){System.out.println(x);}}publicstaticvoidprint2(ArrayList<?> list){for(Object x : list){System.out.println(x);}}}

此时

print1

的参数是T，此时的T一定是将来指定的一个泛型参数。

print2

中使用了统配符，和

print1

相比，此时传入

print2

的，具体是什么数据类型，我们是不清楚的。这就是通配符。

7.2 通配符上界

语法：

<?extends 上界><?extendsNumber>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类

示例1

// 可以传入类型实参是 Number 子类的任意类型的 MyArrayListpublicstaticvoidprintAll(MyArrayList<?extendsNumber> list){...}// 以下调用都是正确的
printAll(newMyArrayList<Integer>());printAll(newMyArrayList<Double>());printAll(newMyArrayList<Number>());// 以下调用是编译错误的printAll(newMyArrayList<String>());printAll(newMyArrayList<Object>());

示例2：假设有如下关系

AnimalCatextendsAnimalDogextendsAnimal

根据以上的关系,写一个方法,打印一个存储了Animal或者Animal子类的list。

代码1：

publicstaticvoidprint(List<Animal> list){}

这样不可以解决问题，因为print的参数类型是

List<Animal> list

,就不能接收

List<Cat> list

。

代码2：

publicstatic<TextendsAnimal>voidprint2(List<T> list){for(T animal : list){System.out.println(animal);}}

此时T类型是Animal的子类或者自己。该方法可以实现

代码3：通配符实现

publicstaticvoidprint3(List<?extendsAnimal> list){for(Animal ani : list){System.out.println(ani);//调用谁的toString 方法？}}

该方法也可以达到效果。

区别是什么？

1、对于泛型实现的print2方法，

<T extends Animal>

对T进行了限制，只能是Animal的子类
比如：传入Cat，那么类型就是Cat
2、对于通配符实现的print3方法，首先不用再static后使用尖括号，其次相当于对Animal进行了规定，允许 你传入Animal的子类。具体哪个子类，此时并不清楚
比如：传入了Cat，实际上声明的类型是Animal，使用多态才能调用Cat的toString方法

7.3 通配符的上界-父子类关系

// 需要使用通配符来确定父子类型

MyArrayList<? extends Number>

是

MyArrayList<Integer>

或

MyArrayList<Double>

的父类类型

MyArrayList<?>

是

MyArrayList<? extends Number>

的父类型

7.4 通配符的上界-特点

对于这个代码，我们思考：是否可以对这个List进行写入？
答案不可以！

ArrayList<Integer> arrayList1 =newArrayList<>();ArrayList<Double> arrayList2 =newArrayList<>();List<?extendsNumber> list = arrayList1;//list.add(1,1);//报错，此时list的引用的子类对象有很多，再添加的时候，任何子类型都可以，为了安全，java不让这样进行添加操作。Number a = list.get(0);//可以通过Integer i = list.get(0);//编译错误，只能确定是Number子类

通配符的上界 适合-读取数据****不适合-写入数据

7.5 通配符下界

语法：

<?super 下界><?superInteger>//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型

示例

// 可以传入类型实参是 Integer 父类的任意类型的 MyArrayListpublicstaticvoidprintAll(MyArrayList<?superInteger> list){...}// 以下调用都是正确的printAll(newMyArrayList<Integer>());printAll(newMyArrayList<Number>());printAll(newMyArrayList<Object>());// 以下调用是编译错误的printAll(newMyArrayList<String>());printAll(newMyArrayList<Double>());MyArrayList<?superInteger> 是 MyArrayList<Integer>的父类类型
MyArrayList<?> 是 MyArrayList<?superInteger>的父类类型

7.6 通配符下界-父子类关系

MyArrayList<?superInteger> 是 MyArrayList<Integer>的父类类型
MyArrayList<?> 是 MyArrayList<?superInteger>的父类类型

7.7 通配符下界-特点

对于这个代码，我们思考：是否可以对这个 arrayList1进行读取？

classPerson{}classStudentextendsPerson{}publicclassTestDemo{publicstaticvoidmain(String[] args){ArrayList<?superPerson> arrayList1 =newArrayList<Person>();//ArrayList<? super Person> arrayList2 = new ArrayList<Student>();//这里只能引用Person或者Person的父类类型
        arrayList1.add(newPerson());//添加元素时,只要添加的元素的类型是Person或者Person的子类就可以
        arrayList1.add(newStudent());Student s = arrayList1.get(0);//error 因为不知道读取到的是哪个子类 Object s = arrayList1.get(0);//可以}}

答案不可以！
因为添加元素的时候，我们知道 arrayList1 引用的对象肯定是Person或者Person的父类的集合，我们能够确定此时存储的元素的最小粒度比Person小的都可以。但是，你读取的时候，你知道是读取到的是哪个子类吗？