数据结构初阶：Java泛型

1.什么是泛型

泛型：就是接受许多类型；通俗来说就是将类型参数化，你想传什么类型的值都行。

下面详细讲：

2.引出泛型

目标：实现一个类，类中有一个能存放任何数据类型的数组，并且成员方法可以返回对应下标的值。

数组是将相同类型的值聚在一起：int[] array = new int[5]; String[] str = new String[10];

这些数组类型都定死了，只要传其他类型的值就报错。

这时我们想到类都继承于Object,写一个Object类型的数组就可以接收所有类型的值，如：

看到这里，我们意识到一个问题。我不知道要用什么类型来向下转型呀！这确实可以接收各种类型，但是这也太杂了；一个数组里有各种基本类型、各种引用类型，我们能否指定类对象只能接收哪个（哪些）类呢？------》Java就设计了泛型这一概念！！！

3.语法

java 复制代码

class 泛型类名称<类型形参列表> {
//这里可以使用类型参数
}

class ClassName<>{

}

class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/*这里可以使用类型参数*/{
//这里可以使用类型参数
}

class ClassName<T1，T2，...,Tn> extends ParentClass<T1>{

}

上述图片代码改写如下：

java 复制代码

class MyArray<T>{
    Object[] objects = new Object[10];

    public T getElement(int index) {
        return (T)objects[index];
    }
    public void setElement(int index,T val){
        objects[index]=val;
    } 
}

代码解释：

类名后的 <T> 代表占位符，表示当前类是一个泛型类。（实际上可以使用任意大写字母）
了解：【规范】类型形参常用的名称有：
E 表示 Element
K 表示 Key
V 表示 Value
N 表示 Number
T 表示 Type
S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

3.1泛型类的使用

定义泛型类的引用：泛型类<类型实参> 变量名；

实例化泛型类对象：new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); //这里的类型实参不写也行，因为系统会根据引用的类型实参进行推导。

示例：

MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();

//泛型类型不能是基本类型！！！

3.2泛型类引用的类型

先看下面的实操了解代码：

Test2.main()中的myArray是什么类型的？

因为MyArray继承了Object类，所以我们在打印时，会调用父类的toString()方法；

该方法返回调用引用的类型；

结论：可以看出myArray的类型还是MyArray,不是MyArray<Integer>！！！

小结：

泛型是将类型参数化，进行传递

使用 <T> 表示当前类是一个泛型类。

泛型目前为止的优点：数据类型参数化，编译时自动进行类型检查和转换

4.实操

既然对类对象指定了输入数据的类型，那是否还能输入其他类型的数据？

答案是不能！！

5.擦除机制

泛型到底是怎样进行编译的呢？

其实，泛型是编译时期的一种机制，在运行期间是没有泛型这一概念的。

下图就很直观：

在编译的过程当中，将所有的T替换为Object这种机制，我们称为：擦除机制。

有同学就要问了：那泛型有什么用呢？

答：编译时自动进行类型检查和转换。

6.泛型的上界

在定义泛型类时，有时需要对传入的类型进行约束。

6.1语法

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
......
}

例：

java 复制代码

public class ClassName<E extends Number> {
    //......
}

代码解读：只有类型是Number或者Number的子类才能作为E的类型形参。(最多只能是Number类，这就是泛型的上界)

例：

代码解读：String不是Number的子类，所以当将String作为泛型实参时就会报错！！

7.泛型进阶

7.1通配符

? 用于在泛型的使用，即为通配符
一个例子让你明白通配符的作用：

java 复制代码

class Message<T>{
    private T message ;

    public T getMessage() {
        return message;
    }
    public void setMessage(T message) {
        this.message = message;
    }
}

public class TestDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Message<String> message = new Message<>() ;
        message.setMessage("不上早八！");
        func(message);
    }
    
    public static void func(Message<String> temp){
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
}

上面的代码问题在于func()，这个方法写死了，当我泛型类型不是String，而是其它就会出问题，图例：

所以我想func()什么泛型类型都能接受，就用到通配符（？）。代码改成如下：

java 复制代码

public class TestDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Message<String> message = new Message<>() ;
        message.setMessage("不上早八！");
        func(message);

        Message<Integer> message2 = new Message<>() ;
        message2.setMessage(123);
        func(message2); //不报错
    }

    public static void func(Message<?> temp){//什么泛型类型都能接受了
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
}

7.1.1通配符和<E>的区别

通配符是可以在泛型类之外使用的，但E等大写字母，必须在泛型中使用。（<大写字母>是泛型标识）

7.2通配符的上界

语法：

java 复制代码

<? extends 上界>
<? extends Number> //解读：只能接收Number或者是Number的子类类型

7.2.2实操

将用下面的关系做示例

示例1：

java 复制代码

class Biology {
}
class Animal extends Biology {
}
class Dog extends Animal {
}
class Cat extends Animal {
}


class Message<T> { // 设置泛型
    private T message ;
    public T getMessage() {//获取
        return message;
    }
    public void setMessage(T message) {//设置
        this.message = message;
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message<Dog> message = new Message<>() ;
        message.setMessage(new Dog());
        fun(message);

        Message<Cat> message2 = new Message<>() ;
        message2.setMessage(new Cat());
        fun(message2);
    }

    public static void fun(Message<? extends Animal> message){
        System.out.println(message.getMessage());
        message.getMessage();
    }
}

注意1：

通配符可不像<E>,你不能写成 ? element = get....(); 所以你不知道传入了什么泛型类型

注意2：

所以我们在传入时要停下来想想了。

总结: 通配符的上界，不能进行写入数据，只能进行读取数据。

7.3通配符的下界

语法：

<? super 下界>

<? super Number> //解读：只接收Number或者Number的父类

示例·：

通配符的下界与上界截然相反：

java 复制代码

public static void main(String[] args) {
        Message<Animal> message = new Message<>() ;
        message.setMessage(new Animal());
        fun(message);

        Message<Biology> message2 = new Message<>() ;
        message2.setMessage(new Biology());
        fun(message2);
    }

    public static void fun(Message<? super Animal> message){//只接受Animal或者它的父类
        System.out.println(message.getMessage());

        message.setMessage(new Dog());//此时可以修改(传入数据),因为Dog、Cat都是Animal子类
        message.setMessage(new Cat());
    }

这放随便放，但取就要小心了！！！

7.3总结

总结：通配符上界取随便取，放值要思考；通配符下界放随便放，但取就要注意。