第 13 章泛型
第 13 章泛型13.1 泛型的理解和好处
13.1.1 看一个需求
[*]请编写程序，在ArrayList 中，添加3个Dog对象
[*]Dog对象含有name 和 age, 并输出name 和 age (要求使用getXxx())
先使用传统的方法来解决 -> 引出泛型
class Dog {
public String name;
public int age;
public Dog(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Dog ";
}
}public class Generic01 {
public static void main(String[] args) {
//使用传统的方法来解决
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add(new Dog("旺财", 10));
arrayList.add(new Dog("发财", 1));
arrayList.add(new Dog("小黄", 5));
//假如我们的程序员，不小心，添加了一只猫
arrayList.add(new Cat("招财猫", 8));
//遍历
for (Object o : arrayList) {
//向下转型Object ->Dog
Dog dog = (Dog) o;
System.out.println(dog.getName() + "-" + dog.getAge());
}
}
}
/*
请编写程序，在ArrayList 中，添加3个Dog对象
Dog对象含有name 和 age, 并输出name 和 age (要求使用getXxx())
*/
class Dog {
private String name;
private int age;
public Dog(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
class Cat { //Cat类
private String name;
private int age;
public Cat(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}13.1.2 使用传统方法的问题分析
[*]不能对加入到集合 ArrayList 中的数据类型进行约束（不安全）
[*]遍历的时候，需要进行类型转换，如果集合中的数据量较大，对效率有影响
13.1.3 泛型快速体验-用泛型来解决前面的问题
public class Generic02 {
public static void main(String[] args) {
//使用传统的方法来解决===> 使用泛型
//解读
//1. 当我们 ArrayList<Dog> 表示存放到 ArrayList 集合中的元素是Dog类型 (细节后面说...)
//2. 如果编译器发现添加的类型，不满足要求，就会报错
//3. 在遍历的时候，可以直接取出 Dog 类型而不是 Object
//4. public class ArrayList<E> {} E称为泛型,那么 Dog->E
ArrayList<Dog> arrayList = new ArrayList<Dog>();
arrayList.add(new Dog("旺财", 10));
arrayList.add(new Dog("发财", 1));
arrayList.add(new Dog("小黄", 5));
//假如我们的程序员，不小心，添加了一只猫
//arrayList.add(new Cat("招财猫", 8));
System.out.println("===使用泛型====");
for (Dog dog : arrayList) {
System.out.println(dog.getName() + "-" + dog.getAge());
}
}
}
/*
1.请编写程序，在ArrayList 中，添加3个Dog对象
2.Dog对象含有name 和 age, 并输出name 和 age (要求使用getXxx())
3.老师使用泛型来完成代码
*/
class Dog {
private String name;
private int age;
public Dog(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
class Cat { //Cat类
private String name;
private int age;
public Cat(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}13.2 泛型的理解和好处
13.2.1 泛型的好处
[*]编译时，检查添加元素的类型，提高了安全性
[*]减少了类型转换的次数，提高效率
[*]不使用泛型：Dog -> Object（放入 ArrayList 转成 Object ）→ 取出时转成 Dog
[*]使用泛型：Dog -> Dog（放入、取出无需类型转换 ）
[*]不再提示编译警告
13.3 泛型介绍
主讲人：韩顺平老师
韩顺平循序渐进 Java 零基础
int a = 10;老韩理解：泛（广泛）型（类型）→ Integer、String、Dog
[*]泛型又称参数化类型，是 JDK5.0 出现的新特性，解决数据类型的安全性问题
[*]在类声明或实例化时只需指定好需要的具体类型即可
[*]Java 泛型可以保证：编译时没警告，运行时就不会产生 ClassCastException 异常。同时，代码更加简洁、健壮
[*]泛型的作用：类声明时，通过标识表示类中属性、方法返回值、参数的类型
public class Generic03 {
public static void main(String[] args) {
//注意，特别强调： E具体的数据类型在定义Person对象的时候指定,即在编译期间，就确定E是什么类型
Person<String> person = new Person<String>("韩顺平教育");
person.show(); //String
/*
你可以这样理解，上面的Person类
class Person {
String s ;//E表示 s的数据类型, 该数据类型在定义Person对象的时候指定,即在编译期间，就确定E是什么类型
public Person(String s) {//E也可以是参数类型
this.s = s;
}
public String f() {//返回类型使用E
return s;
}
}
*/
Person<Integer> person2 = new Person<Integer>(100);
person2.show();//Integer
/*
class Person {
Integer s ;//E表示 s的数据类型, 该数据类型在定义Person对象的时候指定,即在编译期间，就确定E是什么类型
public Person(Integer s) {//E也可以是参数类型
this.s = s;
}
public Integer f() {//返回类型使用E
return s;
}
}
*/
}
}
//泛型的作用是：可以在类声明时通过一个标识表示类中某个属性的类型，
// 或者是某个方法的返回值的类型，或者是参数类型
class Person<E> {
E s ;//E表示 s的数据类型, 该数据类型在定义Person对象的时候指定,即在编译期间，就确定E是什么类型
public Person(E s) {//E也可以是参数类型
this.s = s;
}
public E f() {//返回类型使用E
return s;
}
public void show() {
System.out.println(s.getClass());//显示s的运行类型
}
}13.4 泛型的语法
13.4.1 泛型的声明
interface 接口<T>{}
class 类<K,V>{}
// 比如: List，ArrayList说明：
[*]其中，T、K、V 不代表值，而是表示类型
[*]任意字母都可以。常用 T 表示，是 Type 的缩写
13.4.2 泛型的实例化
要在类名后面指定类型参数的值（类型）。如：
[*]List strList = new ArrayList();
[*]Iterator iterator = customers.iterator();
13.4.3 泛型使用举例
举例说明，泛型在 HashSet、HashMap 的使用情况，演示 GenericExercise.java
练习：
[*]创建 3 个学生对象
[*]放入到 HashSet 中学生对象，使用
[*]放入到 HashMap 中，要求 Key 是 String name，Value 是学生对象
[*]使用两种方式遍历
public class GenericExercise {
public static void main(String[] args) {
//使用泛型方式给HashSet 放入3个学生对象
HashSet<Student> students = new HashSet<Student>();
students.add(new Student("jack", 18));
students.add(new Student("tom", 28));
students.add(new Student("mary", 19));
//遍历
for (Student student : students) {
System.out.println(student);
}
//使用泛型方式给HashMap 放入3个学生对象
//K -> String V->Student
HashMap<String, Student> hm = new HashMap<String, Student>();
/*
public class HashMap<K,V>{}
*/
hm.put("milan", new Student("milan", 38));
hm.put("smith", new Student("smith", 48));
hm.put("hsp", new Student("hsp", 28));
//迭代器 EntrySet
/*
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
Set<Map.Entry<K,V>> es;
return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new EntrySet()) : es;
}
*/
Set<Map.Entry<String, Student>> entries = hm.entrySet();
/*
public final Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
return new EntryIterator();
}
*/
Iterator<Map.Entry<String, Student>> iterator = entries.iterator();
System.out.println("==============================");
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, Student> next =iterator.next();
System.out.println(next.getKey() + "-" + next.getValue());
}
}
}
/**
* 创建3个学生对象
* 放入到HashSet中学生对象, 使用.
* 放入到HashMap中，要求 Key 是 String name, Value 就是 学生对象
* 使用两种方式遍历
*/
class Student {
private String name;
private int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
}13.4.4 泛型使用的注意事项和细节
GenericDetail.java
[*]接口/类泛型限制（如 interface List{}、public class HashSet{} ）
[*]说明：T、E 只能是引用类型
[*]示例：List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); // OK
List<int> list2 = new ArrayList<int>(); // 错误
[*]给泛型指定具体类型后，可传入该类型或其子类类型
[*]泛型使用形式
List<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>(); // 菱形语法（JDK7+）
[*]若直接写 List list3 = new ArrayList();
[*]默认泛型是E = Object
public class GenericDetail {
public static void main(String[] args) {
//1.给泛型指向数据类型是，要求是引用类型，不能是基本数据类型
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); //OK
//List<int> list2 = new ArrayList<int>();//错误
//2. 说明
//因为 E 指定了 A 类型, 构造器传入了 new A()
//在给泛型指定具体类型后，可以传入该类型或者其子类类型
Pig aPig = new Pig(new A());
aPig.f();
Pig aPig2 = new Pig(new B());
aPig2.f();
//3. 泛型的使用形式
ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
//在实际开发中，我们往往简写
//编译器会进行类型推断, 老师推荐使用下面写法
ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>();
List<Integer> list4 = new ArrayList<>();
ArrayList<Pig> pigs = new ArrayList<>();
//4. 如果是这样写 泛型默认是 Object
ArrayList arrayList = new ArrayList();//等价 ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<Object>();
/*
public boolean add(Object e) {
ensureCapacityInternal(size + 1);// Increments modCount!!
elementData = e;
return true;
}
*/
Tiger tiger = new Tiger();
/*
class Tiger {//类
Object e;
public Tiger() {}
public Tiger(Object e) {
this.e = e;
}
}
*/
}
}
class Tiger<E> {//类
E e;
public Tiger() {}
public Tiger(E e) {
this.e = e;
}
}
class A {}
class B extends A {}
class Pig<E> {//
E e;
public Pig(E e) {
this.e = e;
}
public void f() {
System.out.println(e.getClass()); //运行类型
}
}13.5 泛型课堂类型
13.5.1 泛型课堂练习题
定义 Employee 类
[*]包含：private 成员变量 name、sal、birthday（birthday 为 MyDate 类的对象 ）
[*]为每个属性定义 getter、setter 方法
[*]重写 toString 方法，输出 name、sal、birthday
MyDate 类要求：
[*]包含：private 成员变量 month、day、year
[*]为每个属性定义 getter、setter 方法
步骤：
[*]创建 3 个 Employee 对象，放入泛型定义的 ArrayList 集合中
[*]对集合元素排序并遍历输出
排序方式：
调用 ArrayList 的 sort 方法，传入 Comparator 对象（使用泛型），规则：
[*]先按 name 排序
[*]name 相同时，按生日日期先后排序
public class GenericExercise02 {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Employee> employees = new ArrayList<>();
employees.add(new Employee("tom", 20000, new MyDate(1980,12,11)));
employees.add(new Employee("jack", 12000, new MyDate(2001,12,12)));
employees.add(new Employee("tom", 50000, new MyDate(1980,12,10)));
System.out.println("employees=" + employees);
employees.sort(new Comparator<Employee>() {
@Override
public int compare(Employee emp1, Employee emp2) {
//先按照name排序，如果name相同，则按生日日期的先后排序。【即：定制排序】
//先对传入的参数进行验证
if(!(emp1 instanceofEmployee && emp2 instanceof Employee)) {
System.out.println("类型不正确..");
return 0;
}
//比较name
int i = emp1.getName().compareTo(emp2.getName());
if(i != 0) {
return i;
}
//下面是对birthday的比较，因此，我们最好把这个比较，放在MyDate类完成
//封装后，将来可维护性和复用性，就大大增强.
return emp1.getBirthday().compareTo(emp2.getBirthday());
}
});
System.out.println("==对雇员进行排序==");
System.out.println(employees);
}
}
/**
* 定义Employee类
* 1) 该类包含：private成员变量name,sal,birthday，其中 birthday 为 MyDate 类的对象；
* 2) 为每一个属性定义 getter, setter 方法；
* 3) 重写 toString 方法输出 name, sal, birthday
* 4) MyDate类包含: private成员变量month,day,year；并为每一个属性定义 getter, setter 方法；
* 5) 创建该类的 3 个对象，并把这些对象放入 ArrayList 集合中（ArrayList 需使用泛型来定义），对集合中的元素进行排序，并遍历输出：
*
* 排序方式： 调用ArrayList 的 sort 方法 ,
* 传入 Comparator对象[使用泛型]，先按照name排序，如果name相同，则按生日日期的先后排序。【即：定制排序】
* 有一定难度 15min , 比较经典 泛型使用案例 GenericExercise02.java
*/public class MyDate implements Comparable<MyDate>{
private int year;
private int month;
private int day;
public MyDate(int year, int month, int day) {
this.year = year;
this.month = month;
this.day = day;
}
public int getYear() {
return year;
}
public void setYear(int year) {
this.year = year;
}
public int getMonth() {
return month;
}
public void setMonth(int month) {
this.month = month;
}
public int getDay() {
return day;
}
public void setDay(int day) {
this.day = day;
}
@Override
public String toString() {
return "MyDate{" +
"year=" + year +
", month=" + month +
", day=" + day +
'}';
}
@Override
public int compareTo(MyDate o) { //把对year-month-day比较放在这里
int yearMinus = year - o.getYear();
if(yearMinus != 0) {
returnyearMinus;
}
//如果year相同，就比较month
int monthMinus = month - o.getMonth();
if(monthMinus != 0) {
return monthMinus;
}
//如果year 和 month
return day - o.getDay();
}
}13.6 自定义泛型
13.6.1 自定义泛型类（难度）
基本语法
class 类名<T, R...> { //...表示可以有多个泛型
成员
}注意细节
[*]普通成员（属性、方法）可以使用泛型
[*]使用泛型的数组，不能初始化
[*]静态方法中不能使用类的泛型（泛型类的泛型在创建对象时确定，静态方法加载早于对象创建 ）
[*]泛型类的类型，在创建对象时确定（需指定具体类型 ）
[*]创建对象时未指定类型，默认按 Object 处理
应用案例 CustomeGeneric.java
class Tiger<T, R, M> {
String name;
R r;
M m;
T t;
}public class CustomGeneric_ {
public static void main(String[] args) {
//T=Double, R=String, M=Integer
Tiger<Double,String,Integer> g = new Tiger<>("john");
g.setT(10.9); //OK
//g.setT("yy"); //错误，类型不对
System.out.println(g);
Tiger g2 = new Tiger("john~~");//OK T=Object R=Object M=Object
g2.setT("yy"); //OK ,因为 T=Object "yy"=String 是Object子类
System.out.println("g2=" + g2);
}
}
//解读
//1. Tiger 后面泛型，所以我们把 Tiger 就称为自定义泛型类
//2, T, R, M 泛型的标识符, 一般是单个大写字母
//3. 泛型标识符可以有多个.
//4. 普通成员可以使用泛型 (属性、方法)
//5. 使用泛型的数组，不能初始化
//6. 静态方法中不能使用类的泛型
class Tiger<T, R, M> {
String name;
R r; //属性使用到泛型
M m;
T t;
//因为数组在new 不能确定T的类型，就无法在内存开空间
T[] ts;
public Tiger(String name) {
this.name = name;
}
public Tiger(R r, M m, T t) {//构造器使用泛型
this.r = r;
this.m = m;
this.t = t;
}
public Tiger(String name, R r, M m, T t) {//构造器使用泛型
this.name = name;
this.r = r;
this.m = m;
this.t = t;
}
//因为静态是和类相关的，在类加载时，对象还没有创建
//所以，如果静态方法和静态属性使用了泛型，JVM就无法完成初始化
// static R r2;
// public static void m1(M m) {
//
// }
//方法使用泛型
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public R getR() {
return r;
}
public void setR(R r) {//方法使用到泛型
this.r = r;
}
public M getM() {//返回类型可以使用泛型.
return m;
}
public void setM(M m) {
this.m = m;
}
public T getT() {
return t;
}
public void setT(T t) {
this.t = t;
}
@Override
public String toString() {
return "Tiger{" +
"name='" + name + '\'' +
", r=" + r +
", m=" + m +
", t=" + t +
", ts=" + Arrays.toString(ts) +
'}';
}
}13.6.2 自定义泛型接口
基本语法
interface 接口名<T, R...> {
//...
}注意细节
[*]接口中静态成员不能使用泛型（同泛型类规则 ）
[*]泛型接口的类型，在继承/实现接口时确定
[*]未指定类型时，默认按 Object 处理
应用实例 CustomInterfaceGeneric.java
interface IUsb<U, R> {
R get(U u);
void hi(R r1, R r2, U u1, U u2);
default R method(U u) {
return null;
}
}
class C implements IUsb {}
class A implements IUsb<String, Integer> {}
interface MyInterface extends IUsb<String, Integer> {}
class D implements MyInterface {}public class CustomInterfaceGeneric {
public static void main(String[] args) {
}
}
/**
*泛型接口使用的说明
*1. 接口中，静态成员也不能使用泛型
*2. 泛型接口的类型, 在继承接口或者实现接口时确定
*3. 没有指定类型，默认为Object
*/
//在继承接口 指定泛型接口的类型
interface IA extends IUsb<String, Double> {
}
//当我们去实现IA接口时，因为IA在继承IUsu 接口时，指定了U 为String R为Double
//，在实现IUsu接口的方法时，使用String替换U, 是Double替换R
class AA implements IA {
@Override
public Double get(String s) {
return null;
}
@Override
public void hi(Double aDouble) {
}
@Override
public void run(Double r1, Double r2, String u1, String u2) {
}
}
//实现接口时，直接指定泛型接口的类型
//给U 指定Integer 给 R 指定了 Float
//所以，当我们实现IUsb方法时，会使用Integer替换U, 使用Float替换R
class BB implements IUsb<Integer, Float> {
@Override
public Float get(Integer integer) {
return null;
}
@Override
public void hi(Float aFloat) {
}
@Override
public void run(Float r1, Float r2, Integer u1, Integer u2) {
}
}
//没有指定类型，默认为Object
//建议直接写成 IUsb<Object,Object>
class CC implements IUsb { //等价 class CC implements IUsb<Object,Object> {
@Override
public Object get(Object o) {
return null;
}
@Override
public void hi(Object o) {
}
@Override
public void run(Object r1, Object r2, Object u1, Object u2) {
}
}
interface IUsb<U, R> {
int n = 10;
//U name; 不能这样使用
//普通方法中，可以使用接口泛型
R get(U u);
void hi(R r);
void run(R r1, R r2, U u1, U u2);
//在jdk8 中，可以在接口中，使用默认方法, 也是可以使用泛型
default R method(U u) {
return null;
}
}13.6.3 自定义泛型方法
基本语法
修饰符 <T, R...> 返回类型 方法名(参数列表) {
//...
}注意细节
[*]泛型方法可定义在普通类、泛型类中
[*]泛型方法被调用时，类型由传入参数确定
[*]如 public void eat(E e)（无修饰符 ），不是泛型方法，只是使用了泛型
应用案例 CustomMethodGeneric.java
class Bird<T, R, M> {
public <E> void fly(E e) {
System.out.println(e);
}
}
class Fish {
publicA show(A a) {
System.out.println("a的值: " + a);
System.out.println("a的类型: " + a.getClass().getSimpleName());
return a;
}
}public class CustomMethodGeneric {
public static void main(String[] args) {
Car car = new Car();
car.fly("宝马", 100);//当调用方法时，传入参数，编译器，就会确定类型
System.out.println("=======");
car.fly(300, 100.1);//当调用方法时，传入参数，编译器，就会确定类型
//测试
//T->String, R-> ArrayList
Fish<String, ArrayList> fish = new Fish<>();
fish.hello(new ArrayList(), 11.3f);
}
}
//泛型方法，可以定义在普通类中, 也可以定义在泛型类中
class Car {//普通类
public void run() {//普通方法
}
//说明 泛型方法
//1. <T,R> 就是泛型
//2. 是提供给 fly使用的
public <T, R> void fly(T t, R r) {//泛型方法
System.out.println(t.getClass());//String
System.out.println(r.getClass());//Integer
}
}
class Fish<T, R> {//泛型类
public void run() {//普通方法
}
public<U,M> void eat(U u, M m) {//泛型方法
}
//说明
//1. 下面hi方法不是泛型方法
//2. 是hi方法使用了类声明的 泛型
public void hi(T t) {
}
//泛型方法，可以使用类声明的泛型，也可以使用自己声明泛型
public<K> void hello(R r, K k) {
System.out.println(r.getClass());//ArrayList
System.out.println(k.getClass());//Float
}
}13.6.4 自定义泛型方法（课堂练习）
题目：CustomMethodGenericExercise.java（2min）
class Apple<T, R, M> { // 自定义泛型类
public <E> void fly(E e) { // 泛型方法
System.out.println(e.getClass().getSimpleName());
}
public void eat(U u) {} // 错误：U 未声明
public void run(M m) {} // ok
}
class Dog {}
// 输出什么？
Apple<String, Integer, Double> apple = new Apple<>();
apple.fly(10);
apple.fly(new Dog());分析
[*]eat(U u) 错误：方法未声明泛型 <U>，需改为 public <U> void eat(U u)
[*]调用 fly(10) → 输出 Integer（10 是 Integer 类型 ）
[*]调用 fly(new Dog()) → 输出 Dog
public class CustomMethodGenericExercise {
public static void main(String[] args) {
//T->String, R->Integer, M->Double
Apple<String, Integer, Double> apple = new Apple<>();
apple.fly(10);//10 会被自动装箱 Integer10, 输出Integer
apple.fly(new Dog());//Dog
}
}
class Apple<T, R, M> {//自定义泛型类
public <E> void fly(E e) {//泛型方法
System.out.println(e.getClass().getSimpleName());
}
//public void eat(U u) {}//错误，因为U没有声明
public void run(M m) {
} //ok
}
class Dog {
}13.7 泛型的继承和通配符
13.7.1 泛型的继承和通配符说明 GenericExtends.java
<ol>泛型不具备继承性
[*]示例：List list = new ArrayList(); → 错误（编译不通过 ）
：支持任意泛型类型
<strong> c ，可以接受任意的泛型类型 printCollection1(list1); printCollection1(list2); printCollection1(list3); printCollection1(list4); printCollection1(list5); //List 表示 任意的泛型类型都可以接受 public static void printCollection1(List c) { for (Object object : c) { // 通配符，取出时，就是Object System.out.println(object); } } // ? super 子类类名AA:支持AA类以及AA类的父类，不限于直接父类， //规定了泛型的下限 public static void printCollection3(List
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