Java 泛型类型基础

为什么要使用泛型？

未使用泛型的情况：

// 创建列表类
List list = new ArrayList();
// 添加一个类型为 String 的列表元素
list.add("hello");
// 强制转换为 String 类型，再赋值给类型为 s 的引用变量
String s = (String) list.get(0);

使用泛型的情况：

// 创建泛型类，<String> 为类型参数
List<String> list = new ArrayList<String>();
// 添加一个类型为 String 的列表元素
list.add("hello");
// 这里不需要强制类型转换
String s = list.get(0);

好处：实现通用的泛型算法，处理不同类型的集合，可以自定义类型，类型安全，便于阅读。

泛型类型

一个泛型类型是一个类型参数化（<类型参数>）的泛型类或接口。

一个简单的 Box 类

public class Box {
    private Object object;

    public void set(Object object) { this.object = object; }
    public Object get() { return object; }
}

Box 类中方法接受或返回一个对象，除了基本类型外你可以传入任何对象。编译时无法检查类是如何使用的，如果传入一个 Integer 并希望获取 Integer，但却错误传入 String 对象，那么就会导致运行错误。

泛型版本 Box 类

泛型类型定义格式：

class name<T1, T2, ..., Tn> { /* ... */ } //T1, T2, ..., Tn为类型参数

类型参数（也成为类型变量）跟在类名称后面，类型参数放在尖括号（<>）中（T1, T2, ..., and Tn），

修改后的泛型 Box 类：

/**
 * Box 类的泛型版本
 * @param <T> 类型的值被装箱
 */
public class Box<T> {
    // T 表示 "类型"
    private T t;

    public void set(T t) { this.t = t; }
    public T get() { return t; }
}

上面代码中，Box 类中的所有 Object 类型都被替换为 T 类型，类型变量可以是指定的任何非基本类型：任何类类型、任何接口类型、任何数组类型，甚至是任何其他的类型变量。

泛型技术也可以实现通用的泛型接口。

类型参数的命名约定

按照惯例，类型参数名为单个大写字母。这与已知的变量命名约定形成鲜明对比，这样做有充分的理由：如果没有这个约定，那么很难区分类型变量和普通类或接口名称之间的区别。

最常用的类型参数名称：

• E - Element (used extensively by theJava Collections Framework)
• K - Key
• N - Number
• T - Type
• V - Value
• S,U,V etc. - 2nd, 3rd, 4th types

调用和实例化泛型类型

用具体的类型替换类型变量 T 就可以实例化泛型类型，例如：

Box <Integer> integerBox = new Box <Integer>（）;

通用类型的调用一般称为“参数化类型”。

像往常一样使用 new 关键字实例化，但在类名和括号之间放置 <Integer> :

在 Java SE 7 和更高的版本中，只要编译器可以根据上下文确定或推断类型参数，就可以用一组空类型参数（<>）替换调用泛型类的构造函数所需的类型参数。例如：

Box<Integer> integerBox = new Box<>();

多类型参数

泛型类可以拥有多个类型参数。例如，实现通用 Pair 接口的通用 OrderedPair 类：

public interface Pair<K, V> {
    public K getKey();
    public V getValue();
}

public class OrderedPair<K, V> implements Pair<K, V> {

    private K key;
    private V value;

    public OrderedPair(K key, V value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }

    public K getKey()   { return key; }
    public V getValue() { return value; }
}

以下语句创建 OrderedPair 类的两个实例：

Pair <String，Integer> p1 = new OrderedPair <String，Integer>（“Even”，8）;
Pair <String，String> p2 = new OrderedPair <String，String>（“hello”，“world”）;

新的 OrderedPair <String，Integer> 代码将 K 实例化为一个字符串，将 V 实例化为一个整数。因此，OrderedPair 的构造函数的参数类型分别是 String 和 Integer。由于自动装箱，将 String 和 int 传递给类是有效的。

正如前文所述，由于 Java 编译器可以从 OrderedPair <String，Integer> 声明中推断 K 和 V 类型，因此可以使用以下缩写：

OrderedPair <String，Integer> p1 = new OrderedPair <>（“Even”，8）;
OrderedPair <String，String> p2 = new OrderedPair <>（“hello”，“world”）;

参数化类型

您也可以用参数化类型（即List ）替换类型参数（即 K 或 V）。例如，使用 OrderedPair <K，V> 示例：

OrderedPair <String，Box <Integer>> p = new OrderedPair <>（“primes”，new Box <Integer>（...））;

原始类型

原始类型是没有任何类型参数的泛型类或接口的名称。

例如，给定一个 Box 泛型类：

public class Box<T> {
    public void set(T t) { /* ... */ }
    // ...
}

要创建参数化类型，为形式类型参数 T 提供实际类型参数：

Box<Integer> intBox = new Box<>();

如果省略实际类型参数，则会创建一个 Box<T> 的原始类型：

Box rawBox = new Box();

因此，Box 是泛型 Box<T> 的原始类型。但是，非泛型类或接口类型不是原始类型。

在 JDK5.0 之前很多 API 类（如 Collections 类）不是通用的，为了向后兼容，允许将参数化类型分配给其原始类型：

Box<String> stringBox = new Box<>();
Box rawBox = stringBox;               // OK

但是，将原始类型分配给参数化类型，编译器会发出一个警告：

Box rawBox = new Box();           // rawBox 是 Box<T> 的原始类型
Box<Integer> intBox = rawBox;     // warning: unchecked conversion

如果使用原始类型来调用相应泛型类型中定义的泛型方法，则还会收到警告：

Box<String> stringBox = new Box<>();
Box rawBox = stringBox;
rawBox.set(8);  // warning: unchecked invocation to set(T)

该警告显示原始类型绕过了泛型类型检查，将不安全代码的捕获推迟到运行时。因此，你应该避免使用原始类型。

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