Java不可不知的泛型使用

前面的文章:

  • 详解Java的对象创建
  • 一文打尽Java继承的相关问题
  • 一文打尽Java抽象类和接口的相关问题

本文介绍了Java的泛型的基本使用

1. 为什么使用泛型

看下面一个例子:

为了说明问题,本类写的尽量简陋,请把目光主要放在类型上。

/**
 * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue)
 */

public class MyArrayList {
    private int[] elementData;
    private int size = 0;

    public MyArrayList(int capacity) {
        elementData = new int[capacity];
    }
    
	//向数组中添加元素
    public void add(int i) { 
        if (size == elementData.length) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("数组已满");
        }
        elementData[size++] = i;
    }
    
	//从数组中根据下标获取元素
    public int get(int index) { 
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("超出范围");
        }
        return elementData[index];
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyArrayList{" +
                "elementData=" + Arrays.toString(elementData) +
                '}';
    }
}

该类很简单:有两个成员变量,elementData是一个数组,size是数组中元素的数量。addget方法能添加和获取元素。

下面测试一下:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyArrayList myArrayList = new MyArrayList(4);
        myArrayList.add(111); //向数组中添加3个int元素
        myArrayList.add(222);
        myArrayList.add(333);
        int i = myArrayList.get(0); //获取
        System.out.println(i);
		//以上正常运行
        myArrayList.add("行小观"); //添加一个String元素,类型不匹配,报错
    }
}

向数组中添加3个int类型的元素并能获取,这没问题。

但是如果我们的场景不再需要int类型的元素,而是需要String类型的,那怎么办?

很显然,继续使用该类会报错,报错的原因很简单:我们向数组中添加的元素是String类型的,而数组和方法参数类型是int类型。

此时,就得需要再写一份代码,该份代码较之前的并无大修改,只是把int改为String。如果场景继续变怎么办?那就再写一份新代码!

这样太麻烦了!有没有解决办法?有!

我们知道,Object类是所有类的父类,Object类型的变量能够引用任何类型的对象。所以可以将类型改为Object

/**
 * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue)
 */

public class MyArrayList {
    private Object[] elementData; 
    private int size = 0;

    public MyArrayList(int capacity) {
        elementData = new Object[capacity];
    }

    public void add(Object o) { //向数组中添加元素
        if (size == elementData.length) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("数组已满");
        }
        elementData[size++] = o;
    }

    public Object get(int index) { //从数组中获取元素
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("超出范围");
        }
        return elementData[index];
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyArrayList{" +
                "elementData=" + Arrays.toString(elementData) +
                '}';
    }
}

再测试一下:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //myArrayList 给int元素使用
        MyArrayList myArrayList = new MyArrayList(4);
        myArrayList.add(111); //向数组中添加3个int元素
        myArrayList.add(222);
        myArrayList.add(333);

        int i = (int) myArrayList.get(0); //获取
        System.out.println(i);

        //myArrayList 给String元素使用
        MyArrayList myArrayList1 = new MyArrayList(4);
        myArrayList1.add("aaa");
        myArrayList1.add("bbb");
        myArrayList1.add("ccc");

        String str = (String) myArrayList1.get(1);
        System.out.println(str);
    }
}

发现可以向数组中添加和获取intString类型的元素,这证明该类的数组和方法同时对各种类型的数据都有用,不必再添加额外代码。

但是这样又出现了两个问题:

第一:从数组中获取元素时,需要强制转换类型才行。

int i = (int) myArrayList.get(0); 

第二:同一个数组可以添加各种类型的元素。

myArrayList.add(111); //int类型
myArrayList.add("222"); //String类型
myArrayList.add(true); //布尔类型

这就导致了当我们从数组中获取某个元素时,很难知道它的确切类型,往往会强转类型失败。

int i = (int)myArrayList.get(1); //本来是String类型的值,但我提前不知道,拿int变量接收,报错

那这个问题有没有解决办法呢?

有!用泛型!

2. 泛型类

使用泛型改造MyArrayList

/**
 * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue)
 */

public class MyArrayList <T> {
    private T[] elementData;
    private int size = 0;

    public MyArrayList(int capacity) {
        elementData = (T[]) new Object[capacity];
    }

    public void add(T o) { //向数组中添加元素
        if (size == elementData.length) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("数组已满");
        }
        elementData[size++] = o;
    }

    public T get(int index) { //从数组中获取元素
        if (index < 0 || index > size - 1) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("超出范围");
        }
        return elementData[index];
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyArrayList{" +
                "elementData=" + Arrays.toString(elementData) +
                '}';
    }
}

测试:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //myArrayList 给int元素使用
        MyArrayList<Integer> myArrayList = new MyArrayList<>(4);
        myArrayList.add(111); //向数组中添加3个int元素
//        myArrayList.add("222"); //添加非Integer元素报错

        int i = myArrayList.get(1); //无需强制转型
        System.out.println(i);  
    }
}

经过改造,我们把MyArrayList类改为了一个泛型类,它是一个具有多个类型变量的类。

泛型类的声明方式:引入一个类型变量,如T,然后使用<>将其括起来,放在类名后。

public class MyArrayList <T> {
    //......
}

如何理解类型变量?它就类似于数学中函数中的变量x,用来代替具体的值:

f(x) = 3x + 1

类型变量的名称可以随便取,一般使用大写字母表示,比如E、K、V、T等。

泛型类中的成员变量、方法参数和返回值的类型都使用类型变量代替:

private T[] elementData;

public void add(T o) {
    //.......
}

public T get(int index) {
	//......
}

当然,一个泛型类可以有多个类型变量:

public class MyClass <K, V> {
    //......
}

当我们需要实例化泛型类时,就使用具体的类型来替换类型变量(T):

MyArrayList<Integer> myArrayList = new MyArrayList<>(4);

该过程就相当于向数学函数中代入数值:

f(3) = 3*3+1 = 10

3. 泛型方法

当我们声明了一个泛型类后,可以很自然地在类内部使用泛型方法。

其实,当类是普通类时,我们仍然能够使用泛型方法。下面是一个例子:

/**
 * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue)
 */

public class PrinterVar {

    //该方法接收一个T类型的变量,打印并返回该变量
    public <T> T print(T var) {
        System.out.println(var);
        return var;
    }

    public static void main(String[] args) {
        PrinterVar printerVar = new PrinterVar();
        String var = printerVar.print("aa");//String类型
        Integer var1 = printerVar.print(12);//int类型
        System.out.println(var + " " + var1);
    }
}

4. 关于我

点击这里认识我 。 (^o^)/

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