Java:泛型及泛型的使用

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  1. 泛型是什么?

  2. 使用泛型的好处是什么?

  3. java中的泛型是如何工作的?关于类型擦除的原理?

  4. 泛型中的通配符有哪些?有什么区别和作用?

  5. 自定义泛型类、泛型方法、泛型参数

  6. 编写一段泛型程序来实现LRU缓存?

1. 什么是泛型

​       泛型指的是可以将类型作为参数进行传递,其本质上就是类型参数化。比如:我们平时定义一个方法的时候,常会指定要传入一个具体类对象作为参数。而如果使用泛型,那么这个具体传入类的对象,就可以指定为某个类型,而不必指定具体的类。也就是我们将某个类型作为参数进行传递了。

//普通方法
public void testValue(String s) {}
//泛型方法
public <T> void testValue(T t) {}

2.为什么要有泛型

关于使用泛型与使用 Object 有什么区别?

​ 如果我们使用Object,就要将传入的类型强制转换成我们需要的类型,如果传入的类型不匹配将会导致程序包ClassCastException异常。

泛型在集合中的使用为例:

public class genericity {

    public static void main(String[] args) {

        List list = new ArrayList();
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");
        list.add("ddd");

        // 不使用泛型可能会存在数据安全问题
        list.add(111);
        list.add(new Object());
    }
}



    List<String> list2 = new ArrayList<String>();
    list2.add(111); // 声明为 String 类型时,赋值为 111 会报错

为什么要有泛型(Generic)?

  1. 解决元素存储的安全性问题

  2. 解决获取数据元素时,需要类型强转的问题

图解上述代码:

在以上例子中,我们可以总结出,使用泛型的一些好处:

  • 它可以避免类型强制转换,而引起的程序异常。

  • 可以使代码更加简洁规范。

  • 是代码更加灵活,可定制型强。

最重要的一点: 解决了传参类型的安全性问题。 在声明了 List<String>后只有指定类型才可以进行传参,实现类型安全**,并且相对的,如果取值也使用该泛型方式,则可以实现读取出来的对象不需要强转,达到快速便捷的目的。**

3. Java的泛型是如何工作的?

​ 泛型是通过类型擦除来实现的,编译器在编译时擦除了所有类型相关的信息,所以在运行时不存在任何类型相关的信息。

​ 当泛型被擦除后,他有两种转换方式,第一种是如果泛型没有设置类型上限,那么将泛型转化成Object类型,第二种是如果设置了类型上限,那么将泛型转化成他的类型上限。

​ 例如 List<Object> 在运行时仅用一个List来表示。这样做的目的,是确保能和Java 5之前的版本开发二进制类库进行兼容。你无法在运行时访问到类型参数,因为编译器已经把泛型类型转换成了原始类型。

 //未指定上限
    public class Test1<T> {
        T t;
        public T getValue() {
            return t;
        }
        public void setVale(T t) {
            this.t = t;
        }
    }
    //指定上限
    public class Test2<T extends List> {
        T t;
        public T getT() {
            return t;
        }
        public void setT(T t) {
            this.t = t;
        }
    }
    //通过反射调用获取他们的属性类型
    @Test
    public void testType1() {
        Test1<String> test1 = new Test1<>();
        test1.setVale("11111");
        Class<? extends Test1> aClass = test1.getClass();
        for (Field field : aClass.getDeclaredFields()) {
            System.out.println("Test1属性:" + field.getName() + "的类型为:" + field.getType().getName());
        }

        Test2 test2 = new Test2();
        test2.setT(new ArrayList());
        Class<? extends Test2> aClass2 = test2.getClass();
        for (Field field : aClass2.getDeclaredFields()) {
            System.out.println("test2属性:" + field.getName() + "的类型为:" + field.getType().getName());
        }
    }

上面方法打印的结果:

Test1属性:t的类型为:java.lang.Object
Test1属性:this$0的类型为:com.company.genericity
test2属性:t的类型为:java.util.List
test2属性:this$0的类型为:com.company.genericity

4.泛型晋级使用(泛型与继承的关系)

继承关系

即设置泛型上限,传入的泛型必须是Parent类型或者是他的子类

public <T extends Parent> void testType(T t) {}

依赖关系的使用

泛型间可以存在依赖关系,比如下面的C是继承自E。即传入的类型是E类型或者是E类型的子类

public <E, C extends E> void testDependys(E e, C c) {}

5. 泛型中的通配符有哪些?有什么区别和作用?

当我们不知道或者不关心实际操作类型的时候我们可以使用无限通配符,当我们不指定或者不关心操作类型,但是又想进行一定范围限制的时候,我们可以通过添加上限下限来起到限制作用。

无限通配符

无限通配符表示的是未知类型,表示不关心或者不能确定实际操作的类型,一般配合容器类使用。

public void testV(List<?> list) {}

需要注意的是: 无限通配符只能读的能力,没有写的能力。

public void testV(List<?> list) {      Object o = list.get(0);    //编译器不允许该操作   // list.add("jaljal");}

上面的List<?>为无限通配符,他只能使用get()获取元素,但不能使用add()方法添加元素。(即使修改元素也不被允许)

定义了上限,其只有读的能力。此方式表示参数化的类型可能是所指定的类型,或者是此类型的子类

//t1要么是Test2,要么是Test2的子类public void testC(Test1<? extends Test2> t1) {    Test2 value = t1.getValue();    System.out.println("testC中的:" + value.getT());}

定义了下限,有读的能力以及部分写的能力,子类可以写入父类。此方式表示参数化的类型可能是指定的类型,或者是此类型的父类

//t1要么是Test5,要么是Test5的父类public void testB(Test1<? super Test5> t1) {    //子类代替父类    Test2 value = (Test2) t1.getValue();    System.out.println(value.getT());}

通配符不能用作返回值

如果返回值依赖类型参数,不能使用通配符作为返回值。可以使用类型参数返回方式:

public <T> T testA(T t, Test1<T> test1) {    System.out.println("这是传入的T:" + t);    t = test1.t;    System.out.println("这是赋值后的T:" + t);    return t;}
  • 要从泛型类取数据时,用extends;

  • 要往泛型类写数据时,用super;

  • 既要取又要写,就不用通配符(即extends与super都不用)。

泛型中只有通配符可以使用super关键字,类型参数不支持 这种写法

6. 什么时候使用通配符

什么时候使用通配符

  • 通配符形式和类型参数经常配合使用

  • 类型参数的形式都可以替代通配符的形式

  • 能用通配符的就用通配符,因为通配符形式上往往更为简单可读性也更好

  • 类型参数之间有依赖关系返回值依赖类型参数或者需要写操作,则只能用类型参数

源码中对泛型的使用可以参考 Collections 类的一些方法:

public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list)​public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)​public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)​public static <T> T max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)

7. 编写一段泛型程序来实现LRU缓存?

​ 这里使用 LinkedHashMap 来实现。

​ LinkedHashMap可以用来实现固定大小的LRU缓存,当LRU缓存已经满 了的时候,它会把最老的键值对移出缓存。LinkedHashMap提供了一个称为removeEldestEntry()的方法,该方法会被put() 和putAll()调用来删除最老的键值对。

class LRUCacheLinkedHashMap<K,V> extends  LinkedHashMap<K,V>{​    private int cacheSize;​    public LRUCacheLinkedHashMap(int cacheSize) {​        // true 表示让 linkedHashMap按照访问顺序来进行排序,最近访问的放在头部,最老访问的放在尾部。        super(16, 0.75F, true);        this.cacheSize = cacheSize;    }​    @Override    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest) {​        // 当map中的数据量大于指定的缓存个数的时候,就自动删除最老的数据。        return size()> cacheSize;    }}