Java泛型核心知识总结

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Java 泛型核心知识总结

泛型

什么是泛型?有什么用?

Java 泛型(Generics)是 JDK 5 中引入的一个新特性,它提供了一种类型安全的编程机制 ,可以在编译时检查类型错误,避免了在运行时出现类型转换异常的情况。它可以使程序员在编写代码时指定类型参数,从而使得代码更加灵活和可重用。

比如 ArrayList<Persion> persons = new ArrayListPersion>() 这行代码就指明了该 ArrayList 对象只能传入 Persion 对象,如果传入其他类型的对象就会报错。

类型参数 T 是一种占位符类型,用于表示实际的类型。

一般在哪定义?

Java 泛型可以用于类、接口和方法的定义中。

三种使用方式:泛型类、泛型接口、泛型方法。

使用泛型有什么好处?

简单来说,使用泛型参数,可以增强代码的可读性以及稳定性。

使用泛型可以带来许多好处,比如:

  • 类型安全:Java 泛型可以在编译时检查类型错误,避免了在运行时出现类型转换异常的情况。
  • 代码重用:泛型可以使代码更加通用和模块化,可以重用在不同的场景中。
  • 更好的性能:泛型可以避免不必要的类型转换和装箱操作,从而提高代码的性能。

泛型的实现方式?

泛型主要通过以下两种方式来实现:参数化类型和通配符类型。

泛型有哪些限制?为什么?

  1. 泛型参数 <T> 不能是基本类型,例如 int,因为实际类型是 ObjectObject 类型无法持有基本类型。
  2. 无法取得带泛型的 Class。(getClass()
  3. 无法判断带泛型的类型 。因为擦除后为 object 类型,object 无法使用 > 进行比较。
  4. 不能实例化泛型参数的数组。因为擦除后为 object 后无法进行类型判断。
  5. 不能实现两个不同泛型参数的同一接口,擦除后多个父类的桥方法将冲突。
  6. 不能使用 static 修饰泛型变量。
  7. 泛型数组的限制:Java 泛型数组的创建和使用受到一些限制,例如无法创建泛型数组、无法向泛型数组中添加元素等。

项目中哪里用到了泛型?

比如:

  • 自定义接口通用返回结果类 CommonResult<T> 通过参数 T 可根据具体的返回类型动态指定结果的数据类型
  • 定义 Excel 处理类 ExcelUtil<T> 用于动态指定 Excel 导出的数据类型
  • 构建集合工具类(参考 Collections 中的 sort, binarySearch 方法)。

什么是类型擦除?

类型擦除是指在 Java 编译器将泛型代码编译成字节码时,会将泛型类型擦除,替换为实际的类型或者 Object 类型,从而使得泛型类型在运行时不存在

注意:是【实际的类型】或者 【Object】类型。

为什么要擦除?

这是因为 Java 虚拟机并不支持泛型,所以需要在编译期对泛型进行擦除,将泛型代码转换为普通的 Java 类型。

比如:

泛型类型没有定义类型参数的限定类型的情况:

java 复制代码
class MyList<T> { ... }

对于上面的 MyList<T> 类,实际上编译器会将其擦除成如下形式

java 复制代码
class MyList {
    ...
}

在运行时,我们无法获取泛型类型的类型参数,例如 无法获取 MyList<String>MyList<Integer> 的类型参数,它们都被擦除为 MyList 类型。

什么是桥方法?

桥方法(Bridge Method)是 Java 泛型类型擦除机制的一种补偿措施。它是指在泛型类或泛型接口中,由编译器自动生成的一个方法,用于在类型擦除后保持多态性

具体说明:

在 Java 泛型中,由于类型擦除机制的存在,导致在某些情况下,泛型类型的继承关系会被破坏。

例如下面的代码:

java 复制代码
public class MyList<T> {
    ...
    public void add(T element) {
        ...
    }
}

假设我们定义了一个子类:

java 复制代码
public class MyStringList extends MyList<String> {
    ...
}

由于类型擦除机制的存在,MyStringList 类实际上是继承自 MyList 类的原始类型,而不是继承自 MyList<String> 类型。

因此,如果我们在 MyStringList 类中定义一个重写 add() 方法的话,会出现编译错误:

java 复制代码
public class MyStringList extends MyList<String> {
    ...
    @Override
    public void add(String element) {
        ...
    }
}

这是因为 Java 编译器会将 MyStringList 类中的 add() 方法擦除成如下形式

java 复制代码
public void add(Object element) {
    ...
}

这个方法的参数类型是 Object,与 MyList<String> 中的 add 方法的参数类型不同,因此编译器会报错。

为了解决这个问题,Java 编译器会在 MyStringList 类中自动生成一个桥方法,用于在类型擦除后保持多态性:

java 复制代码
public class MyStringList extends MyList<String> {
    ...
    @Override
    public void add(Object element) {
        add((String) element);
    }
    public void add(String element) {
        ...
    }
}

在上面的代码中,编译器会自动生成一个桥方法 add(Object element)它会调用原始方法 add(String element),从而保持多态性

通配符

什么是通配符?有什么作用?

泛型类型是固定的,某些场景下使用起来不太灵活,于是,通配符就来了!

通配符可以允许类型参数变化,用来解决泛型无法协变的问题。

举个例子:

Java 复制代码
// 限制类型为 Person 的子类
<? extends Person>
// 限制类型为 Manager 的父类3
<? super Manager>

通配符 ? 和常用的泛型 T 之间有什么区别?

  1. T 可以用于声明变量或常量,而 ? 不行。
  2. T 一般用于声明泛型类或方法,通配符 ? 一般用于泛型方法的调用代码和形参。
  3. T编译期 会被擦除为限定(实际)类型或 object,通配符用于捕获具体类型。

擦除为限定(实际)类型是什么意思?

1、如果泛型类型定义了类型参数的限定类型,例如:

java 复制代码
class MyList<T extends Number> {
    private T[] elements;
    public void add(T element) { ... }
    public T get(int index) { ... }
}

那么在编译时,编译器会将类型参数 T 擦除为其限定类型 Number,例如:

java 复制代码
class MyList {
    private Number[] elements;
    public void add(Number element) { ... }
    public Number get(int index) { ... }
}

因此,在运行时,无法获取泛型类型的类型参数 T,而只能获取其限定类型 Number

2、如果泛型类型没有定义类型参数的限定类型,例如:

java 复制代码
class MyList<T> {
    private T[] elements;
    public void add(T element) { ... }
    public T get(int index) { ... }
}

那么在编译时,编译器会将类型参数 T 擦除为 Object 类型,例如:

java 复制代码
class MyList {
    private Object[] elements;
    public void add(Object element) { ... }
    public Object get(int index) { ... }
}

因此,在运行时,无法获取泛型类型的类型参数 T,而只能获取其擦除后的类型 Object

介绍一下常用的通配符?

常用的通配符有三种:

  1. <? extends T>上边界通配符 extends,表示该泛型必须是 T 的子类(包括 T 本身),用于限定泛型的上界。
  2. <? super Integer>下边界通配符 super,表示该泛型必须是 T 的父类(包括 T 本身),用于限定泛型的下界。
  3. <?>无限定通配符 ?,表示任意类型,用于表示不确定的类型参数。无限定通配符 <?> 很少使用,可以用 <T> 替换,同时它是所有 <T> 类型的父类。

学习参考

一文搞懂泛型:https://www.cnblogs.com/XiiX/p/14719568.html

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