Java 集合和泛型
一、集合（Collections）
Java使用集合來組織和管理對象。
1、Java的集合類
集合類主要負責保存、盛裝和管理對象，因此集合類也被稱為容器類。
集合類分為Set、List、Map和Queue四大體系。
- Set 代表無序、不可重復集合；
- List 代表有序、可重復集合；
- Map 代表具有映射關系元素的集合；
- Queue 代表隊列，實現元素的先進先出管理。
數組也是一種集合類，它是能隨機存儲和訪問引用序列的諸多方法中最高效的一種，當追求高效的數據訪問時，數組是很不錯的選擇。
2、集合與泛型
所有集合類都位於java.util包中，集合中只能保存對象的引用。集合類把它所含有的元素看成是Object的實例，這樣方便但是也有隱患，即多個類型不同的元素被放入一個集合中，會增加集合訪問時類型轉換的困難，甚至會產生錯誤。
泛型的引入改善了這種情況，使用泛型來限制集合裏元素的類型，並讓集合記住元素的類型。這樣可以允許編譯器檢查加入集合的元素類型，避免值類型不一致的錯誤。
3、Java集合框架介紹
集合框架是一個用來表示和操作集合的統一架構，包含實現集合的接口和類。
Java的整個集合框架圍繞一組標準接口設計，開發者可以直接使用這些接口的標準實現，也可以使用集合框架接口實現自定義的集合實現類。
集合框架的設計應滿足一下三個目標：
- 高性能。保證算法的實現效率。
- 互操作性。
- 高擴展性。對集合進行擴展是簡單的，只需要實現特定接口即可。
4、Java集合框架基於統一的方式組織和管理對象，包含3個方面：
- 接口。接口定義了集合操作的行為規約，它形成集合的高層視圖。
- 實現類。是集合接口的具體表現。本質上說，是可重復使用的數據結構。
- 算法。實現集合操作中常用的算法，比如搜索和排序。這些算法通過多態實現，即相同的方法在相似的接口上有著不同的實現
5、集合接口
集合框架定義了一組接口，接口申明了對特定類型的集合可以執行的操作。
Java的集合類主要由兩個接口派生而出——Collection和Map，它們是Java集合框架的根接口。
6、集合類
標準集合類實現了Collection接口，其中一些是抽象類，實現部分接口，其它是具體類，可以直接在代碼中使用。
所有實現Collection接口的類都必須提供兩個標準的構造函數：
- 無參構造函數——用於創建一個空的Collection；
- 使用Collection作為參數的構造函數——用於創建一個新的Collection，目的是復制。
二、泛型（Generics）
泛型允許在定義類、接口和方法時使類型（類、接口）成為參數，聲明的類型參數在使用時用具體的類型替換。
泛型主要應用在集合框架中。
1、為什麽使用泛型
- 提高程序的類型安全；泛型的使用讓編譯器可以驗證類型假設。
- 有助於避免（強制）轉型，使得編譯器能夠在編譯時發現轉型錯誤而不用等到運行時
- 可以實現通用算法
2、泛型類
泛型類的定義和聲明：
類名之後通過<>指定一個或者多個類型參數的名字，同時還可以對類型參數的取值範圍進行限定，多個類型參數之間使用逗號分隔。
public class Matrix<T>{
….
}
泛型的使用：
定義完類型參數後，可以在該類幾乎任意地方（靜態塊、靜態屬性、靜態方法除外）使用類型參數。註意，父類定義的類型參數不能被子類繼承。
/*實例化泛型類*/
Matrix<Float> ft=new Matrix<Float>();
3、泛型方法
方法也可以泛型化，不管定義他們的類是不是泛型化。
為什麽要使用泛型方法而不是將類型T添加到類定義中呢?
- 當泛型方法是靜態時，不能使用類的類型參數。
- 當T上的類型約束對於方法是局部時，這意味著沒有在類的另一個方法簽名中使用相同類型的T的約束。泛型方法的類型參數是局部的，可以簡化封閉類型的簽名。
聲明泛型方法：
public <T> T ifThenElse(boolean b, T first, T second) {
return b? first : second;
}
泛型類是在實例化類時指明泛型的具體類型，泛型方法是在調用方法時指明泛型的具體類型。
編譯器會允許調用下面的代碼時使用類型推理來推斷出T的類型，並用實際參數替代T：
String s=ifThenElse(b, ”a”, ”b”);
Integer i=ifThenElse(b, new Integer(1), new Integer(2));
4、類型限制
有時我們需要限制類型參數的範圍。
類型通配符（？），Matrix<?>表示任意的泛型類型。
/*表示add()可以接受任意泛型類型的參數。*/
public void add(Matrix<?> m);
這種情況下，add()可以接受的參數類型太寬泛了。開發人員可能希望限制參數的具體類型，例如只希望接受Number及其子類的類型的變量，而不接受Random、Locale等類型的變量。這樣就要對通配符有所限制。
如Matrix類，使用了類型參數T，我們讓Number類作為類型上界來限制這個類型參數：
/*表示Matrix中包含的參數類型是Number及其子類*/
public class Matrix<T extends Numbers>{…}
當引入了類型上界後，在使用類型時就可以使用類型上界類（Number）中定義的方法。
同理我們可以使用Number類作為類型下界：
/*表示Matrix中包含的參數類型是Number及其父類*/
public class Matrix<? super Number>{…}
5、類型擦除（Type Erasure）
泛型是在編譯器這個層次實現的，在生成的字節代碼中是不包含泛型的類型信息的。
使用泛型時加上的類型參數，會被編譯器在編譯時去掉，這個過程稱為類型擦除。也就是說，由泛型附加的類型信息對JVM來說都是不可見的。
編譯器在編譯時盡可能地發現可能出錯的地方，但是仍然無法避免在運行時刻出現類型轉換異常的情況。
類型擦除的過程：
首先，找到用來替換類型參數的具體類。如果指定了類型參數的上界的話，則使用上界。
然後，把代碼中的類型參數都替換成具體類型，同時去掉出現的類型聲明，即<>的內容；
理解了類型擦除，就會明白編譯器承擔了全部的類型檢查工作。編譯器禁止某些泛型的使用方式，是為了確保類型的安全性。
很多泛型的特性都與類型擦除有關，如
- 靜態變量是被泛型類的所有實例共享的，即泛型不能用於靜態變量
- 泛型的類型參數不能用在異常處理的catch語句中，因為異常處理是由JVM在運行時刻進行的。由於類型擦除，JVM已經無法區分源於同一泛型類型的兩個不同類型的異常。
6、開發泛型類
因為類型擦除機制，類型參數並不能用來（在類中）創建對象（比如T t=new T();）或是靜態變量的類型。
/*泛型類*/
public class Lhist<V>{}
/*創建泛型類實例*/
Lhist<Integer>li=new Lhist<Integer>(30);
7、泛型的最佳實踐
使用泛型常見的實踐原則：
- 在代碼中避免泛型類和原始類型混用，如List<String>和List不應共同使用。
- 使用帶通配符(？)的泛型類時，需要明確通配符所代表的一組類型的概念。
- 不能實例化泛型類型變量，然後利用反射的newInstance來創建實例；同樣，不能創建一個泛型的數組。
- 盡量不要忽視編譯器給出的警告。
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