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Java 泛型

原文: https://www.programiz.com/java-programming/generics

在本教程中,我们将通过示例了解 Java 泛型,如何创建泛型类和方法及其优势。

在 Java 中,泛型帮助创建可与不同类型的对象(数据)一起使用的类,接口和方法。 因此,允许我们重用我们的代码。

注意泛型不适用于基本类型(intfloatchar等)。


泛型的工作原理

要了解 Java 中如何使用泛型,我们可以使用 Java 集合框架的ArrayList类。

ArrayList类是泛型类的示例。 我们可以使用ArrayList存储任何类型的数据。 例如,

import java.util.ArrayList;

class Main {
   public static void main(String[] args) {

      // create an array list to store Integer data
      ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
      list1.add(4);
      list1.add(5);
      System.out.println("ArrayList of Integer: " + list1);

      // creates an array list to store String data
      ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
      list2.add("Four");
      list2.add("Five");
      System.out.println("ArrayList of String: " + list2);

      // creates an array list to store Double data
      ArrayList<Double> list3 = new ArrayList<>();
      list3.add(4.5);
      list3.add(6.5);
      System.out.println("ArrayList of Double: " + list3);
   }
} 

输出量

ArrayList of Integer: [4, 5]
ArrayList of String: [Four, Five]
ArrayList of Double:  [4.5, 6.5] 

在上面的示例中,我们使用了相同的ArrayList类来存储IntegerStringDouble类型的元素。 由于 Java 泛型的缘故,这是可能的。

在这里,请注意这行,

ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>(); 

我们在尖括号<>中使用了Integer。 尖括号<>在泛型中称为类型参数

类型参数用于指定泛型类或方法适用的对象(数据)的类型。


创建泛型类

现在我们知道了泛型在 Java 中的工作方式,让我们看看如何创建自己的泛型类。

示例:创建泛型类

class Main {
  public static void main(String[] args) {

    // initialize generic class with Integer data
    GenericsClass<Integer> intObj = new GenericsClass<>(5);
    System.out.println("Generic Class returns: " + intObj.getData());

    // initialize generic class with String data
    GenericsClass<String> stringObj = new GenericsClass<>("Java Programming");
    System.out.println("Generic Class returns: " + stringObj.getData());
  }
}

class GenericsClass<T> {

  // variable of T type
  private T data;

  public GenericsClass(T data) {
    this.data = data;
  }

  // method that return T type variable
  public T getData() {
    return this.data;
  }
} 

Output

Generic Class returns: 5
Generic Class returns: Java Programing 

在上面的示例中,我们创建了一个名为GenericsClass的泛型类。 此类可用于处理任何类型的数据。

class GenericsClass<T> {...} 

在此,T表示类型参数。 在Main类内部,我们创建了名为intObjstringObjGenericsClass对象。

  • 在创建intObj时,类型参数TInteger代替。 这意味着intObj使用GenericsClass处理整数数据。
  • 在创建stringObj时,类型参数T被替换为String。 这意味着stringObj使用GenericsClass处理字符串数据。

创建泛型方法

与泛型类相似,我们也可以使用 Java 创建自己的泛型方法。

示例:创建泛型方法

class Main {
  public static void main(String[] args) {

    // initialize the class with Integer data
    DemoClass demo = new DemoClass();
    demo.<String>genericsMethod("Java Programming");
  }
}

class DemoClass {

  // generics method
  public <T> void genericsMethod(T data) {
    System.out.println("This is a generics method.");
    System.out.println("The data passed to method is " + data);
  }
} 

输出

This is a generics method.
The data passed to the method: Java Programming 

在上面的示例中,我们在普通类内部创建了一个名为genericsMethod的泛型方法。

public <T> void genericMethod(T data) {...} 

在此,将类型参数<T>插入到修饰符(public)之后和返回类型(void)之前。

我们可以通过将实际类型<String>放在方法名称之前的方括号内来调用泛型方法。

demo.<String>genericMethod("Java Programming"); 

注意:在大多数情况下,我们可以在调用泛型方法时省略类型参数。 这是因为编译器可以使用传递给方法的值来匹配类型参数。 例如,

demo.genericsMethod("Java Programming"); 

有界类型

通常,类型参数可以接受任何数据类型(原始类型除外)。 但是,如果我们只想将泛型用于某些特定类型(例如接受数字类型的数据),则可以使用有界类型。

我们使用extends关键字。 例如,

<T extends A> 

这意味着T只能接受属于A子类型的数据。

示例:有界类型

class GenericsClass <T extends Number> {

  public void display() {
    System.out.println("This is a bounded type generics class.");
  }
}

class Main {
  public static void main(String[] args) {

    // create an object of GenericsClass
    GenericsClass<String> obj = new GenericsClass<>();
  }
} 

在上面的示例中,我们创建了具有有界类型的泛型类。 在这里,请注意表达式

<T extends Number> 

这意味着T只能使用属于Number子级的数据类型(IntegerDouble等)。

但是,我们使用String创建了泛型类的对象。 这就是为什么当我们运行程序时,会出现以下错误。

GenericsClass<String> obj = new GenericsClass<>();
                                                 ^
    reason: inference variable T has incompatible bounds
      equality constraints: String
      lower bounds: Number
  where T is a type-variable:
    T extends Number declared in class GenericsClass 

Java 泛型的优点

1.代码可重用性

泛型允许我们编写适用于不同类型数据的代码。 例如,

public <T> void genericsMethod(T data) {...} 

在这里,我们创建了一个泛型方法。 此方法可用于对整数数据,字符串数据等执行操作。

2.编译时类型检查

泛型的类型参数提供有关泛型代码中使用的数据类型的信息。

因此,可以在编译时识别任何错误,比运行时错误更容易修复。 例如,

// without using Generics
NormalClass list = new NormalClass();

// calls method of NormalClass
list.display("String"); 

在上面的代码中,我们有一个普通的类。 我们通过传递字符串数据来调用此类的名为display()的方法。

在这里,编译器不知道在参数中传递的值是否正确。 但是,让我们看看如果改用泛型类会发生什么。

// using Generics
GenericsClass<Integer> list = new GenericsClass<>();

// calls method of GenericsClass
list2.display("String");

在上面的代码中,我们有一个泛型类。 在这里,类型参数指示该类正在处理Integer数据。

因此,当在参数中传递字符串数据时,编译器将生成错误。

3.与集合一起使用

集合框架使用 Java 中泛型的概念。 例如,

// creating a string type ArrayList
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();

// creating a integer type ArrayList
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(); 

在上面的示例中,我们使用了相同的ArrayList类来处理不同类型的数据。

ArrayList相似,其他集合(LinkedListQueueMaps等)在 Java 中也是通用的。