Java泛型的原理，基本和高階應用

1.體驗泛型

（1）Jdk1.5以前的集合類中存在什麼問題？

在1.5之前的jdk，我們使用泛型的方式是這樣，當我們給這個集合中存放了值後，我們想要取值的時候，我們不知道取出來是什麼型別，所以返回get返回的是Object，暗示我們想要把它當作int型看待，於是我們使用強制型別轉換，雖然編譯通過了，但是執行還是會出現錯誤，因為我們取的值不是Integer型別的，無法轉換。所以說，之前的集合存在這樣兩個問題：

a.取值時需要型別轉換b.有時候轉換不成功

所以，我們使用jdk1.5的泛型改寫一下就是下面這個情況：給集合指定型別

同理，我們看我們之前的一個例子，

我們在學習反射的時候對構造方法進行反射操作，因為我們執行期間無法確定構造方法例項化後的型別是什麼，所以我們需要強制型別轉換成String型別的，現在我們通過泛型的改寫：

我們可以看到我們使用了泛型以後，規定了我們的構造方法類的資料型別為String型別，返回結果無需要在進行強制型別轉換了。

那都有哪些類可以使用泛型呢，我們可以通過檢視幫助文件，在類後面標註<T>的就可以使用泛型，比如：

沒有使用泛型時，只要是物件，不論是什麼型別的物件，都可以儲存同一個集合中，使用泛型集合，可以將一個集合中的元素限定為一個特定的型別，集合中只能儲存同一個型別的物件，這樣更安全，並且當從集合中獲取一個物件的時候，編譯器也可以知道這個物件的型別，不需要在進行強制型別轉換。

在JDK1.5中如果你還可以按照原來的方式將各種不同型別的資料存在一個集合中，但此時編譯器會報一個Uncheck的異常。

2.泛型的內部原理以及更深的應用。

（1）泛型是提供給javac編譯器使用的，可以限定集合中的輸入型別，讓編譯器擋住源程式中的非法輸入，編譯器編譯時型別說明的集合時會除掉“型別”資訊，使執行效率不受影響，對於引數化的泛型型別，getClass方法返回值和原始型別完全一樣，由於編譯生成的位元組碼會去掉泛型的型別資訊，只要能跳過編譯器，就可以使某個泛型集合中加入其它型別的資料，

例如，先反射得到集合，再呼叫其add方法即可。

首先我們來了解一下什麼叫做“去型別化”：

我們可以看到兩個不同泛型型別的集合，在通過編譯以後，輸出的是指向同一個位元組碼，結果為true，說明什麼意思呢，說明了使用泛型的集合在經過編譯器編譯的時候會告訴編譯器我的集合裡面裝的東西是什麼型別，你只能裝我這個型別，算是一個執行前的判斷。如果不符合型別則編譯不通過。完成這樣一個功能後，編譯器會把這個資訊記住，但是括號中的型別他會預設的去掉，此時他們返回的位元組碼就一致了，所以返回的為true,這就掉去型別化。

既然如此，經過編譯後的集合已經和普通集合沒有什麼區別，那麼我們就可以通過反射機制操作這個集合，儘管在編譯之前它是一個Integer型別的，但經過編譯以後，已經去型別化了，所以我們可以呼叫其add方法新增一個String型別的資料：看截圖：

（2）ArrayList<E>類定義和ArrayList<Integer>類引用中涉及如下術語：

·整個成為ArrayList<E>泛型型別

·ArrayList<E>中的E稱為型別變數或者型別引數

·整個ArrayList<Integer>稱為引數化的型別

·ArrayList<Integer>中的integer稱為型別引數的實力或者實際型別引數

·ArrayList<Integer>中的<>念為typeof   ArrayList稱為原始型別

（3）引數化型別與原始型別的相容性

·引數化型別可以引用一個原始型別的物件，編譯會報告警報，例如：

Collection<String> c = new Vector();

·原始型別也可以引用一個引數化型別的物件，編譯會報告警報，例如：

Collection c = new Vector<String>;

（4）引數化型別不考慮型別引數的繼承關係

//錯誤,不寫Object可以，但寫了就等於明知規範 Object 和String不相等

Vector<String>  v  = new Vector<Object>;

//也錯誤，一個Vector既然只能裝String,不可能裝Integer又怎麼能賦值給Object，呢?

Vector<Object> v = new Vector<String>;//也錯誤

（5）在建立陣列例項的時候，陣列的元素不能使用引數化的型別：

Vector<Integer> vactorlist[] = new Vector<Integer>[10];

思考：下面的程式碼會報錯嗎？

Vector v1 = new Vector<String>();

Vector<Object> v = v1;

答：不會報錯，第一行是說將引數化型別給原始型別，沒問題，第二行是將原始型別給引數化型別也沒錯。和Vector<Object> v = new Vector<String>是不相同的。

3.泛型的“？”萬用字元應用

（1）萬用字元的使用-

問題：定義一個方法，該方法用於打印出任意引數化型別的集合中的所有資料：

（2）萬用字元的擴充套件

·限定萬用字元的上邊界：

正確：Vector<? Extends Number> x = new Vector<Integer>();

錯誤：Vector<? Extends Number> y = new Vector<String>();

第一行正確，這一行的意思是說我定義的引數化型別x繼承Number這個類，而這個類中包含了Integer， 所以這樣的賦值是可行的；二行反之。String類屬於Number這個類

·限定萬用字元的下邊界：

正確：Vector<? Super Integer> x = new Vector<Number>();

錯誤：Vector<? Super Integer> x = new Vector<Byte>();

第一行正確，第一行的意思是說，我定義的引數化型別最低限度為Integer型別的資料，Number包含了Integer,在Integer之上，所以可以賦值，但是第二行，Byte不在Integer之上，所以賦值失敗。

提示：限定萬用字元總是包括自己。

4.泛型集合類的綜合案例

下面我們做一個例子，例項化一個泛型的HashMap集合，列印集合的所有key和value

我們需要用到HashMap的一個方法：

for(Map.Entry<String, Integer> entry : hashMap.entrySet()){

System.out.println(entry.getKey()+" : "+entry.getValue());

}

能夠寫出下面的程式碼即代表掌握了Java的泛型集合類：

對在jsp頁面中也經常要對Set或者Map集合進行迭代

<s:forEach items = “${map}” var=”entry”>

  ${entry.key}  :  ${entry.value}

</s:forEach>

5.自定義泛型方法及其應用

（1） 定義泛型的方法

·Java的泛型方法沒有C++模板函式的功能那麼強大，Java中的如下程式碼無法通過編譯

<T> add (T x,T y){

Return(T)(x+y)

//return null;

}

·交換兩個陣列中的兩個元素的位置的泛型方法語法定義如下：

Static <T> void swap(T[] a,int i,int j){

T t = a[i];

a[i] = a[j];

a[j] = t;

}

·用於放置泛型的型別的引數的尖括號應該出現在方法的其他所有修飾符之後和在方法的返回型別之前，也就是緊鄰返回值之前，按照慣例，型別引數通常用單個的大寫字母表示。

·只有引用型別才能作為泛型方法的實際引數，swap（new int[3],3,5）;語法會報告編譯錯誤

·除了在應用泛型時間可以使用extends限定符，在定義泛型時也可以使用extends限定符，，例如：Class.getAnnotation()方法的定義。並且可以在&來制定多個邊界，如<V extends  Serivlizable & cloneable> void method(){}

·普通方法、構造方法和靜態方法都可以使用泛型，編譯器也不允許建立型別變數的陣列。

·也可以用型別變量表示一樣，稱為引數化的一場，可以用於方法的throws列表中，但是不能用於cathc的字句中。

Private static <T extends Exception>sayHello(throws T){

Try{

}catch(Exception e){

Throw(T)e;

}

}

·在泛型中可以同時有多個型別引數，在定義它們的尖括號中用逗號分，例如：

Public static <K,V> VgetValue(K key){return map.get(key)}

6.泛型方法的練習題

（1） 編寫一個泛型方法，自動將Object型別的物件轉換成其他型別。

（2） 定義一個方法，可以將任意型別的陣列中的所有元素填充為相應型別的某個物件。

（3） 採用自定義泛型方法的方式打印出任意引數化型別的集合中的所有內容：

（在這種情況下，前面的萬用字元方案要比泛型方法更有效，當一個型別變數用來表達兩個引數之間或者引數和返回值之間的關係時，即同一個型別變數在方法簽名的兩處被使用或者型別變數在方法的程式碼中被使用而不是僅在簽名的時候被使用，才需要使用泛型方法）

（4） 定義一個方法，把任意引數型別的集合中的資料安全的複製到相應型別的陣列中。

（5） 定義一個方法，把任意引數型別的陣列中的資料安全的複製到相應型別的陣列中。

7.型別引數的型別推斷

· 編譯器判斷泛型方法的實際型別引數的過程稱為型別推斷，型別推斷是相對於知覺推斷的，其實現方法是一種非常複雜的過程。

· 根據呼叫泛型方法時實際傳遞的引數型別或者返回值的型別來推斷，具體規則如下：

（1） 當某個型別變數只在整個引數列表中的所有引數和返回值中的一處被應用了，那麼根據呼叫方法時該出的實際應用型別來確定，這很容易憑感覺推斷出阿里，即直接根據呼叫方法時傳遞的引數型別或者返回值的決定泛型引數的型別 例如：

Swap(new String[3].3,4)   -------static <E> void swap(E[] a ,int I ,int j)

(2) 當某個型別變數在整個引數列表中的所有引數和返回值中的多處被應用了，如果呼叫方法時這多處的實際應用型別都對應同一種類型來確定，例如：

Add(3,5)   ------  static <T> add(T a,T b);

(3)當某個型別變數在整個引數列表中的所有引數和返回值中的多處被使用了，如果呼叫方法時這多處的實際應用型別對應到了不同的型別，且沒有使用返回值，這時候去多個引數中的最大交集型別，例如：

Fill(new Integer[3] 3,5)  ----static <T>  void  fill(T[]  a,T v)

(4)當某個型別變數在整個引數列表中的所有引數和返回值中的多處被應用了，如果呼叫方法時這多處的實際應用型別對應到了不同的型別，並且使用返回值，這時候有限考慮返回值的型別，例如，下面的語句實際上對應的型別是Integer,編譯會報告錯誤，將變數x的型別改為float，對比eclipse報告的錯誤提示，接著再將變數x型別改為number 則沒有這個錯誤：

Int x = (3,3.5f) ----static <T> T add(T a,T b);

(5)引數型別的型別推斷具有傳遞性，下面第一種情況推斷實際引數型別為Object 編譯沒有問題。而第二種情況則根據引數化的vector類例項將型別變數直接確定為String型別編譯會出現問題：

Copy(new Integer[5] new String[5])  ---- static <T> void copy(T[] a T[] b)

7.定義泛型型別

· 如果類的例項物件中的多處都要用到同一個泛型引數，即這些地方引用的泛型型別要保持同一個實際型別時，這個時候就要採用泛型型別的方式進行定義，也就是類級別的泛型，語法格式如下：

import java.util.Set;

publicclass GeneralDao<T> {

publicvoid add(T x) {

}

public T findById(int id) {

returnnull;

}

publicvoid delete(T obj) {

}

publicvoid delete(int id) {

}

publicvoid update(T obj) {

}

public T findByUserName(String name) {

returnnull;

}

public Set<T> findByConditions(String where) {

returnnull;

}

}

當呼叫的時候就可以這麼寫：

· 類級別的泛型是根據引用該類名時指定的型別資訊來引數化型別變數的，例如，如下兩種方式，都可以：

（1） GeneralDao<String> dao = null;

（2） New GeneralDao<String>();

注意：

（1）在對泛型型別進行引數化的時候，型別引數的例項必須是引用型別，不能為基本型別。

（2）當一個變數被宣告為泛型時，只能被例項變數和方法呼叫（還有內嵌型別），而不能被靜態變數

8.通過反射獲得泛型的實際型別引數（難）