数据结构入门篇：了解泛型

哈喽，友友，你好呀，从这篇文章开始呢，我会陆陆续续推出关于数据结构的讲解的，是基于java语言来写的。对java的基本语法还不熟悉的友友们可以在我的主页中寻找相关博客来看，里面的每一篇博客都是我认真打磨，不断更改肝出来的，相信一定会对你有所帮助的。哈哈，接下来我们直接进入泛型的讲解吧。

1、什么是泛型

泛型是在JDK1.5引入的新的语法。所谓泛型，通俗一点来讲：就是一个类适用于多种类型，这个类就是泛型类。从代码上讲，就是对类型实现了参数化。

可能大家看到这里还是很模糊，这说的是什么嘛，什么适用于多种类型，什么类型参数化，不要着急，接下来，我们通过例子来仔细分析分析，一点点揭开它神秘的面纱。

2、引出泛型类

通过前面的学习，我们知道一般的类和方法，只能使用具体的类型：要么是基本类型，要么是自定义的类。但这种刻板的限制对代码的束缚很大，那我们能不能定义一个类，可以用来适用于多种类型的代码呢？

比如我现在要实现一个类，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，以满足类的不同使用者对数组元素类型需求不同的需求。

按照我们以前的思路（没有用到泛型）：我们知道，数组只能放指定类型的元素，如int[ ] array=new int [10];String[ ] strs=new String[10]等，那如果要放不同类型的数据，我们肯定不能定义一个int或String等一些具体类型的数组。我们知道，Object类默认为所有类的父类，那我们是不是可以定义一个Object数组？如果知道了要创建一个什么样的数组，我们就可以写以下代码来实现需求：

让我们看一下编译报错原因：

为什么会报错，原因就在这里，仔细看看，我在定义getArrayPos()方法时，因为不知道数组元素的具体类型，所以返回的是Object类型，在主函数调用的时候将一个Object类型赋值给String类型当然就会报错啦，所以我们就需要对其进行强制类型转化。所以只需要将划红色波浪线的那句改成以下就好啦：

这时再来看一下输出结果：

这就是我们想要的结果了。

但是，这样写到底好不好呢，我们来分析一下：

以上代码任何类型的数据都可以存放

1号下标对应的元素本来就是String类型，但是编译会报错，必须得强转

虽然在这种情况下，在这个类中，数组的任何数据类型都可以存放，但是，对于我们类的使用者来说，我们一般在使用时是确定要用哪种类型的，此时我们就希望它只能够持有一种数据类型，并且这种数据类型就是我们类的使用者所需要的，这样我们就不用担心强转什么的。为了满足这个需求，我们就有了泛型。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，我们就要把类型作为参数来传递。即需要什么类型，就传入什么类型。

在用泛型解决以上的那个数组问题时，我先讲一下泛型的语法规则。

class 泛型类名<类型形参列表>{

** //这里可以使用类型参数**

}

class ClassName<T1,T2,T3...,Tn>{
......

}

class 泛型类名<类型形参列表> extends 继承泛型类<类型形参列表>{

** //这里可以使用部分类型参数**

}

class ClassName<T1,T2,T3...,Tn> extends ParentClass<T1>{
......

}

我们现在再来对之前那个数组问题进行改写：

现在这个代码用到了泛型类，我们在创建对象时指定了要传一个Integer进去，因此Myarray类里面的T就被指定为了Integer,当在主方法中想调用set方法放入一个String类时，编译器会在存放元素时帮我们进行类型检查，此时当然就会报错了，因为只能放整型。如果想放String类型的数据，就直接再重新new一个对象即可，new的时候将泛型类的类型形参指定为String类型即可。如以下(以下为那个数组问题的完整正确代码)：

class MyArray<T>/*类名后的<T>表示占位符，表示当前类是一个泛型类*/{
    public T[] array=(T[]) new Object[10];//1
    public T getArrayPos(int pos) {
        return array[pos];
    }
    public void setArrayPos(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
       ** MyArray<Integer> myArray1=new MyArray<>();**//类型后面加入<Integer>指定当前类型
        myArray1.setArrayPos(0,22);
        myArray1.setArrayPos(1,44);

        int a=myArray1.getArrayPos(0);//不需要进行强制类型转换
        System.out.println(a);

       ** MyArray<String> myArray2=new MyArray<>();**
        myArray2.setArrayPos(0,"hello");
        myArray2.setArrayPos(1,"world");

        String str= myArray2.getArrayPos(0);
        System.out.println(str);
    }
}

运行结果：

注释1的地方要注意一下：不能new泛型类型的数组。以下写法是错误的：

T[ ] t=new T[5];//错

3、泛型类的定义与创建

泛型类类名<指定类型实参> 变量名；//定义一个泛型类引用

new 泛型类类名<指定类型实参>();//创建一个泛型类对象

如果将两者写在一起，则可以写成：

泛型类类名<指定类型实参> 变量名=new 泛型类类名<指定类型实参>();

也可以省略后面的指定类型实参，因为编译器可以根据上下文推导出类型实参，因此我们可以简写为：

泛型类类名<指定类型实参> 变量名=new 泛型类类名<>();

**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 **

4、裸类型(Raw Type)

裸类型是一个泛型类，但是没有带类型形参。比如我们最开始写的那个MyArray就是一个裸类型，不用往上翻了，给你截下来了，嘿嘿~

注意：我们自己不要去使用裸类型，这是为了兼容老版本的API保留的机制。

5、 擦除机制

泛型在编译的过程中，会将所有的T替换为Object，我们称之为擦除机制。java的泛型机制都是在编译级别完成的。编译生成的字节码文件在运行时并不包含泛型的类型信息。

关于泛型的擦除机制的详细介绍，友友可以查看一下这篇大佬的文章：Java泛型擦除机制之答疑解惑 - 知乎 (zhihu.com)

那现在估计又有人有问题了，之前说不能new泛型类型的数组，即T[ ] t=new T[5]这种写法是错的，但是为什么会错呢，编译之后T替换为Object，不就成了Object[ ] t=new Object[5]吗？

为什么会错呢，大家可以翻到这篇文章的最上面的那段代码，如果这样写的话，使用该类的时候把Object数组传给一个有具体类型的数组，编译器肯定会觉得不安全然后报错，要解决的话又要发生强转啥的，那就又麻烦了。

6、泛型的上界

在定义泛型类时，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。

6.1 语法

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界>{

** ......**

}

如：
public class MyArray<E extends Number>{

** ......
}**

此时只能接受Number或其子类作为E的类型实参

MyArray<Integer> M1;//正确，因为Interge是Number的子类

MyArray<String> M2;//错误，String不是Number的子类

如果没有指定类型边界，可默认可视为E extends Object。

6.2 泛型上界的用法

例：写一个泛型类，类中有一个方法，可以用来求学生年龄的最大值

先来分析一下为什么这里会报错呢？原因很简单， max在这里不是基本类型，是一个引用类型，引用类型肯定不能用＞、＜来比嘛，引用类型的比较，一般用比较器或者实现Comparable接口。

在这里，我就采用实现Comparable接口来比较好了。

为什么在这里不能用呢？原因很简单，之前我们了解到在泛型编译时会被擦除为Object类型，而Object类并没有实现Comparable接口 ，因此不能用comparaTo方法。那有没有什么办法让泛型类型不被擦除我们的老祖宗Object呢，因为现在我们只希望擦除成的那个类型能使用comparaTo方法。答案当然有，以下的写法就是正确的：

在这里Comparable就是泛型的上界，这样写就保证了泛型类型擦除时最多只能被擦除为其上界，无法擦除为Object类型。我们来测试一下这段正确的代码：

运行结果：

7、泛型方法

以上面那个泛型类中求最大值的方法为例：假设我们现在要将findMax()这个方法改成静态方法，以方便以后不用new对象而直接用。那有人就说了，这不很简单吗，加ststic不就行了，比如这样：

图中我们可以看出，人家编译器都给你提示报错了，这样写肯定是不对的。那为什么不对呢，我们来分析一下：

首先我们都知道只要是静态的方法或变量，都不依赖于对象，不需要我们去new一个对象，然后通过对象来调用,静态的方法或成员变量只需要通过类名去调用访问即可。所以一旦不需要new对象了，那我们就没有机会给泛型赋具体类型了，那编译器怎么知道静态方法里面的T是什么类型呢，所以编译器就给报错了。那怎么改呢，以下是关于泛型方法的语法规定：

方法限定符<类型形参列表> 返回类型 方法名(形参列表){.......}

public static<T extends Comparable<T>> T findMax(T[ ] array){.......}

所以那个求最大值的泛型方法可改为如下：

运行结果：

以上就是我要今天分享的内容啦，后续我还会继续更新的哒，常看我的博客会学到很多知识哦** **