初探Java中的泛型
泛型是一個很有意思也很重要的概念,本篇將簡單介紹Java中的泛型特性,主要從以下角度講解:
1.什麼是泛型。
2.如何使用泛型。
3.泛型的好處。
1.什麼是泛型?
泛型,字面意思便是引數化型別,平時所面對的型別一般都是具體的型別,如果String,Integer,Double,而泛型則是把所操作的資料型別當作一個引數。如,ArrayList<String>(),通過傳入不同的型別來指定容器中儲存的型別,而不用為不同的型別建立不同的類,這種引數型別可以用在類、介面和方法的建立中,分別稱為泛型類、泛型介面、泛型方法。
2.如何使用泛型?
我們先來看看泛型是什麼樣子的:
public interface List<E> { void add(E); Iterator<E> iterator(); }
這是List介面,這裡用E來代替具體型別,這樣就可以往裡面傳入任意型別,也許你要問了,直接使用Object不好嗎?我們來用一個栗子比較一下:
先用非泛型方式來實現一下:
public class ObjHolder { private Object a; public ObjHolder(Object a) { this.a = a; } public void set(Object a) { this.a = a; } public Object get(){ return a; } public static void main(String[] args) { ObjHolder holderA = new ObjHolder("Frank"); System.out.println((String) holderA.get()); holderA.set(233); System.out.println((Integer) holderA.get()); } }
這樣就實現了一個包裝類,可以用來存取一個任意型別的物件。但是每次取出來都需要進行型別轉化,如果方法的引數型別是ObjHolder的話,無法知道它裡面存放的物件的確切型別,這樣就反而帶來很多不必要的麻煩。
現在來看一下用泛型實現是怎樣的:
public class GenericHolder<T> { private T obj; public GenericHolder(T obj){ this.obj = obj; } public T getObj() { return obj; } public void setObj(T obj) { this.obj = obj; } public static void main(String[] args) { GenericHolder<String> holderA = new GenericHolder<String>("Frank"); System.out.println(holderA.getObj()); //holderA.set(233);無法編譯通過,因為只能往holderA中存入String型別 GenericHolder<Integer> holderB = new GenericHolder<Integer>(233); System.out.println(holderB.getObj()); } }
這樣通過傳入型別資訊如String和Integer,來代替其中的泛型引數T,這裡的T可以理解為一個佔位符,用其他字母也是可以的,一旦傳入具體型別,如String,則所有使用T的地方都會用String型別替換。
對比一下上面兩種方式,區別在哪呢?打個比方,不用泛型的實現方式,相當於一個袋子,裡面可以裝任意型別的黑盒子,你什麼都可以往裡放,但是你可能不知道你下一個取出來的是什麼東西,而泛型的實現方式,相當於一個貼了標籤的黑盒子,標籤上可以寫任何資訊,如寫上水果,那麼這個盒子就只能裝水果,你也會知道每次取出來的肯定是水果而不是其它東西,同理類似如寫上雜糧,那麼這個袋子就只能用來裝雜糧,但其實上都是同一種袋子,並不是為每一種型別的東西準備一種袋子。(因為Java的泛型使用了型別擦除機制,至於型別擦除是什麼,暫時不做過多介紹,以後會有文章做更詳細的說明)。
泛型被廣泛應用在容器類中,如ArrayList<T>() 表示用於儲存特定型別的陣列,除此之外,還有很多泛型介面,如Comparable<T>。使用泛型能帶來極大的便利性。
在泛型中可以對型別進行限制,如:<T extends Comparable<T>>表示只能傳遞已經實現了Comparable介面的型別物件,這裡是使用extends而不是implement,而且對於介面也只能寫一個。<T extends Number>表示只能接收Number類或者其子類的物件。與之相反的邊界萬用字元是super,如:<T extends Phone>表示只能接收型別為Phone或其父類的物件。
在使用extends和super的時候需要特別注意,因為使用它們是有副作用的,比如:
List<T extends Number> list = new ArrayList<Number>(); list.add(4.0);//編譯錯誤 list.add(3);//編譯錯誤
因為泛型是為了型別安全設計的,如果往List<? extends Number> list 塞值的話,在取的時候就無法確認它到底是什麼型別了,編譯器只知道它是Number型別或者它的派生型別,但無法確定是哪個具體型別。萬用字元T表示其中存的都是同一種類型,因此使用extend下邊界的話是無法進行存操作的。同理super下邊界是不能取值的。
那什麼時候該用extends,什麼時候該用super呢?先說結論:
PECS原則:
- 頻繁往外讀取內容的,適合用上界Extends。
- 經常往裡插入的,適合用下界Super。
3.泛型的好處?
泛型看起來很炫酷,但初看起來,好像沒什麼卵用?客官且慢,進屋裡坐(滑稽)。
使用泛型的好處我們來一項一項列出來:
1,型別安全。
這是最顯而易見的,泛型的主要目標是提高 Java 程式的型別安全。通過使用泛型定義的變數的型別限制,可以很容易實現編譯期間的型別檢測,避免了大量因為使用Object帶來的不必要的型別錯誤。
沒有泛型,這些對Object變數的型別假設就只存在於程式設計師的頭腦中(或者如果幸運的話,還存在於程式碼註釋中),而且每次使用前還需要進行不安全的強制型別轉換。
2,程式碼複用。
泛型的一個很大好處就是增加了程式碼的複用性,比如上面的 GenericHolder 類,就能存取任意型別的物件,而不用為每種型別寫一個包裝類。
3,潛在的效能收益。
泛型為較大的優化帶來可能。在泛型的初始實現中,編譯器將強制型別轉換(沒有泛型的話,程式設計師會指定這些強制型別轉換)插入生成的位元組碼中。但是更多型別資訊可用於編譯器這一事實,為未來版本的 JVM 的優化帶來可能。由於泛型的實現方式,支援泛型(幾乎)不需要 JVM 或類檔案更改。所有工作都在編譯器中完成,編譯器生成類似於沒有泛型(和強制型別轉換)時所寫的程式碼,只是更能確保型別安全而已。Java語言引入泛型的好處是安全簡單。泛型的好處是在編譯的時候檢查型別安全,並且所有的強制轉換都是自動和隱式的,提高程式碼的重用率。
至此,本篇講解完畢,如果想要更好的理解,還需要多寫程式碼,在實踐中去應用。
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