前言
Java 泛型(generic)是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制,该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。 泛型的本质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。 一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢?顾名思义,就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。
正文
泛型的好处
- 类型安全
泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全。通过知道使用泛型定义的变量的类型限制,编译器可以在一个高得多的程度上验证类型假设。没有泛型,这些假设就只存在于程序员的头脑中(或者如果幸运的话,还存在于代码注释中)。
- 消除强制类型转换
泛型的一个附带好处是,消除源代码中的许多强制类型转换。这使得代码更加可读,并且减少了出错机会。
- 潜在的性能收益
泛型为较大的优化带来可能。在泛型的初始实现中,编译器将强制类型转换(没有泛型的话,程序员会指定这些强制类型转换)插入生成的字节码中。但是更多类型信息可用于编译器这一事实,为未来版本的 JVM 的优化带来可能。由于泛型的实现方式,支持泛型(几乎)不需要 JVM 或类文件更改。所有工作都在编译器中完成,编译器生成类似于没有泛型(和强制类型转换)时所写的代码,只是更能确保类型安全而已。
泛型的规则和限制
- 泛型的类型参数只能是类类型(包括自定义类),不能是简单类型。
- 同一种泛型可以对应多个版本(因为参数类型是不确定的),不同版本的泛型类实例是不兼容的。
- 泛型的类型参数可以有多个。
- 泛型的参数类型可以使用extends语句,例如
。习惯上成为“有界类型”。 - 泛型的参数类型还可以是通配符类型。例如Class<?> classType = Class.forName(Java.lang.String);
泛型使用分类
泛型使用可以分为泛型接口、泛型类、泛型方法。
泛型接口(Generic interface)
定义一个泛型接口:
通过类去实现这个泛型接口的时候指定泛型T的具体类型。
指定具体类型为Integer:
指定具体类型为String:
泛型类(Generic class)
泛型类的声明和非泛型类的声明类似,除了在类名后面添加了类型参数声明部分。
和泛型方法一样,泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数,参数间用逗号隔开。一个泛型参数,也被称为一个类型变量,是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数,这些类被称为参数化的类或参数化的类型。
泛型方法(Generic method) 定义泛型方法的规则:
- 所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分(由尖括号分隔),该类型参数声明部分在方法返回类型之前(在下面例子中的
)。 - 每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数,参数间用逗号隔开。一个泛型参数,也被称为一个类型变量,是用于指定一个泛型类型名称的标识符。
- 类型参数能被用来声明返回值类型,并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。
- 泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用型类型,不能是原始类型(像int,double,char的等)。
下面的例子演示了如何使用泛型方法打印不同字符串的元素:
编译以上代码,运行结果如下所示:
整型数组元素为:1 2 3 4 5
双精度型数组元素为:1.1 2.2 3.3 4.4
字符型数组元素为:
H E L L O
有界的类型参数:
可能有时候,你会想限制那些被允许传递到一个类型参数的类型种类范围。例如,一个操作数字的方法可能只希望接受Number或者Number子类的实例。这就是有界类型参数的目的。
要声明一个有界的类型参数,首先列出类型参数的名称,后跟extends关键字,最后紧跟它的上界。
下面的例子演示了”extends”如何使用在一般意义上的意思”extends”(类)或者”implements”(接口)。该例子中的泛型方法返回三个可比较对象的最大值。
编译以上代码,运行结果如下所示:
3, 4 和 5 中最大的数为 5
6.6, 8.8 和 7.7 中最大的数为 8.8
pear, apple 和 orange 中最大的数为 pear
总结
- 泛型的使用使我们的代码更加具有通用性,不会导致定义了一种类型之后其他的类型都无法使用该代码。
- 通过泛型可以定义类型安全的数据结构(类型安全),而无须使用实际的数据类型(可扩展)。这能够显著提高性能并得到更高质量的代码(高性能),因为您可以重用数据处理算法,而无须复制类型特定的代码(可重用)。