15 个问题告诉你如何使用 Java 泛型

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摘要:Java 泛型其本质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数(type parameter)这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

本文分享自华为云社区《15个问题掌握java泛型》,原文作者:breakDraw 。

Java 泛型是 J2 SE1.5 中引入的一个新特性,其本质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数(type parameter)这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

泛型方法

一般定义如下,即方法的前面加了个

public class FTest {
	public <T> List<T> f(T t){...};
}

三种泛型参数推断方式:

1. 直接在 f()前面加确定泛型

fTest.<Integer>f(xxx)

2. 通过输入参数确定, 下面这个推断为 Integer

int number = 0;
fTest.f(number)

3. 可通过返回值确定

List<Integer> list = fTest.f(xxx);

Q: 下面这段代码哪里有问题? 是 toString()那里吗?

public class A<T> {
	public static void  test(T t){
  		System.out.println(t.toString());  
  }
}

A:test 是 static 方法, 因此无法感知 A实例里的 T 需要改成 public static void test(T t)

toString()那里没问题,toString 就是 Object 的方法。

泛型参数和类型消除

Q: 泛型参数 T 在运行时,会变成什么?

A: 统一变成 Object 且不包含任何类型信息。

Q: 泛型参数 T 可以可以使用 instanceof 做比较吗?

class A<T> {
   void f(Object arg)
   if(arg instanceof T) {
	  ...
   }
}

A: 不能,编译器会报错。

Q: 泛型参数 T 可以进行 new T()或者 new T[]操作吗?

A: 不能,编译器会报错。

15 个问题告诉你如何使用 Java 泛型

​Q: 能调用泛型参数对象里的方法吗?

T.f();

A: 只能调用 Object 的方法。

Q: 可以用 T 做强制转化吗?

T t = (T)object;

​A: 能运行, 但不会真正发生转型, 编译时会触发 waring 警告。

新建泛型对象时的问题

先假定有 2 个类, 基类 Parent 和子类 Child

class Parent{}
class Child extends Parent{}

回答以下问题:

Q:下面这句话有问题吗?

List<Parent> list = new ArrayList<Child>()

A:有问题,编译就错误了。 List和 ArrayList并不存在父子类的关系

Q:

List<? extends Parent> list = new ArrayList<Child>();

这个 list 有什么特点?

A:这个 list 可以调用 A a = list.get(),但是不能 list.add(new Parent())

原因:list.get()所做的操作是在返回时, 把内部的<? extend Parent> 强转成 Parent, 是合理的,任何 Parent 的子类都可以转成 Parentlist.add(new Parent())所做的操作是在输入时, 把外部的 A 转成内部的<? extend Parent>, 这是不合理的,因为我们不知道这个 Parent 对象可以转成哪个 Parent 的子类。

Q:

List<? super Child> list = new ArrayList<Parent>();

这个 list 有什么特点?

下面谁会报错

list.add(new Child())
list.add(new Parent())
Parent a= list.get();
Child b = list.get()

A:截图如下:

15 个问题告诉你如何使用 Java 泛型

Child c = list.get() 或者 Parent p = list.get()所做的操作是在返回时, 把内部的<? super Child> 强转成外部的 Parent 或者 child, 是不合理的, 因为编译器觉得 child 的父类不一定能转成 parent 或者 child,所以禁止了这种行为( 比如 parent 的父类是 object, 但 object 不一定就能转成 parent 或者 child)。*list.add(newChild())所做的操作是在输入时, 把外部的 child 或者 parent 转成内部的<? super Child>, 这是合理的,因为 child 和 parent 一定能转成 child 的父类。

Q:

List<?> list = new ArrayList<A>();

这个 list 有什么特点?

A:get 和 add 都不行,只能做 remove 等无返回值无输入 A 的操作。PS: 注意,不是说不能调用 get 或 add 方法,而是调用 get 或 add 时,不能使用 A 这个对象去操作。即无法做 add(A) 或者 A a = get(0)但是可以做 add(object) 或者 Object o =get(0)因为?可以转为 Object, 但是无法转为 A。

Q:下面这个代码会报错吗?

List<Fruit> fruitList = new ArrayList<>();
   fruitList.add(new Fruit());
   List<Apple> appleList = new ArrayList<>();
   appleList.add(new Apple());
   fruitList.addAll(appleList);
   System.out.println(fruitList);

A:不会报错。会正常打印结果。

15 个问题告诉你如何使用 Java 泛型

​PECS 原则注意 PECS 原则和上面的区别!上面之前提到的? extend 或者? supert,都是在声明对象的时候用的。而 PECS 原则是用于泛型对象的方法输入参数!

假设有一个类定义如下:

public static class MyList<T> {
    List<T> list = new ArrayList<>();


    // 把输入参数塞给自己,类似于生产操作
    public void pushList(List<T> t) {
        list.addAll(t);
    }


    // 把自己的内容塞给输入参数,类似于让输入参数做消费。
    public void pollList(List<T> t) {
         t.addAll(list);
    }
}

则 T 就是泛型参数。

Q:下面代码能正常运行吗?

MyList<Number> myList = new MyList<>();


List<Integer> intList = new ArrayList<>();
myList.pushList(intList);


List<Object> objectList = new ArrayList<>();
myList.pollList(objectList);

A:不能正常运行,pushList 和 pollList 都会报错

因为编译器检查后,认为 List和 List不是一个东西!

Q: 如果上文要支持 pushList,应该怎么修改 pushList 方法的定义?

A:改成这样:

// 把输入参数塞给自己,类似于生产操作
public void pushList(List<? extends T> t) {
    list.addAll(t);
}

​即编译器认为,List 和 List<? extend Number>是一个东西,允许!

Q: 如果要支持 pollList,怎么修改定义?

A:

// 把自己的内容塞给输入参数,类似于让输入参数做消费。
public void pollList(List<? super T> t) {
    t.addAll(list);
}

因为是把自己的东西塞给输入参数, 而想要能塞进去,必须保证自己这个 T,是输入参数的子类,反过来说,输入参数必须是 T 的父类,所以用 super 于是编译器认为,List 和 List<?super Number>是一个东西,允许!

PECS 原则出自 Effective Java, 注意只是一个编程建议而已!

  • 如果有一个类 A,泛型参数为 T

  • 如果他一般只用于接收输入容器 List 后,塞入自己内部的 T 容器, 则类 A 就叫生产者, 因此输入参数最好定义为<? extend T>最好, 以便能接收任何 T 子类的容器。

  • 如果他一般只用于接收输入容器后 List, 把自己内部的 T 元素塞给它, 那么这个类 A 就叫消费者, 输入参数最好定义为<? super T>\ 最好, 以便自己的 T 元素能塞给任何 T 元素的父类容器。

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