Java 中一個(gè)天天都在被人使用,但你并不知道為什么的知識(shí)點(diǎn)
泛型作為 Java 中一個(gè)天天都在被人使用的特性,你真的知道它的原理嗎?
什么是泛型
首先我們說下什么是泛型。
泛型,就是泛化類型也就是泛化參數(shù)類型。平時(shí)我們?cè)诰帉懘a的時(shí)候,方法的參數(shù)在定義的時(shí)候都是指定特定的類型,比如 Integer,Double 或者其他自己編寫的類。那么泛化類型就是,我們?cè)诰帉懸粋€(gè)方法的時(shí)候?qū)τ趨?shù)的類型不具體指定,而是定義一個(gè)通用類型,在使用的時(shí)候根據(jù)類型自動(dòng)轉(zhuǎn)化。
上面的描述可能比較抽象,我們?cè)倏匆幌拢绻麤]有泛型的話,會(huì)出現(xiàn)什么情況以及為什么說這個(gè)泛型大家天天都在使用。
原理
我們都知道 ArrayList 作為 Java 中一個(gè)很頻繁被使用的集合,它是一個(gè)可變長的數(shù)組,底層是基于 Object[] 來實(shí)現(xiàn)的。
可以簡(jiǎn)單理解為下面的內(nèi)容
- public class ArrayList {
- private Object[] array;
- private int size;
- public void add(Object e) {...}
- public void remove(int index) {...}
- public Object get(int index) {...}
- }
如果說這個(gè)時(shí)候我們使用上面的 ArrayList 去存儲(chǔ) String 類型的話,需要如下操作,在使用的時(shí)候必須進(jìn)行手動(dòng)強(qiáng)轉(zhuǎn)。
- ArrayList list = new ArrayList();
- list.add("Java");
- list.add("C++");
- String first = (String) list.get(0);
- String first = (String) list.get(1);
首先看到上面的代碼,大家一定會(huì)詫異,要是每次使用的時(shí)候都這樣顯示強(qiáng)轉(zhuǎn)的話,那不是要命了么,而且這還是使用者知道是什么類型的情況才能進(jìn)行手動(dòng)強(qiáng)轉(zhuǎn),如果說根本不知道是什么類型的時(shí)候,根據(jù)沒辦法進(jìn)行強(qiáng)轉(zhuǎn),這種方式簡(jiǎn)直不能忍,還特別容易出錯(cuò)。
那怎么解決這個(gè)問題呢?有朋友說我們可以對(duì)于不同的類型實(shí)現(xiàn)一個(gè)自己的 ArrayList 類,這樣在使用的時(shí)候就可以不用強(qiáng)轉(zhuǎn)了啊。對(duì)此阿粉只能說,對(duì)于 JDK 提供的類可以這樣做,但是對(duì)于用戶自己編寫的類怎么實(shí)現(xiàn)呢?
這個(gè)時(shí)候大家可能會(huì)說到,ArrayList 我天天使用,也沒手動(dòng)強(qiáng)轉(zhuǎn)過啊,不還是用的好好的。
這就要?dú)w功于我們今天所說的主角,泛型了。
我們給 ArrayList 增加的泛型,通過定義一個(gè)泛化的類型,當(dāng)我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候如果傳遞的類型不是指定的類型,那么在編譯的階段就會(huì)報(bào)錯(cuò),從而也就不會(huì)有需要強(qiáng)轉(zhuǎn)的操作了。
- public class ArrayList<E> {
- private Object[] array;//任何類型都是 Object 的子類,所以這里我們還是不變
- private int size;
- public void add(E e) {...}
- public void remove(int index) {...}
- public E get(int index) {...}
- }
這樣修改過后,我們?cè)诰帉懘a的時(shí)候就可以如果進(jìn)行
- ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();
- list.add("Java");
- list.add("C++");
- String first = list.get(0);//這里就不用強(qiáng)轉(zhuǎn)了
- String first = list.get(1);//這里就不用強(qiáng)轉(zhuǎn)了
- list.add(new Integer(100));//編譯報(bào)錯(cuò)
當(dāng)我們需要使用 Integer 對(duì)象的時(shí)候就可以使用下面這種方式
- ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
- list.add("Java");//編譯報(bào)錯(cuò)
- list.add("C++");//編譯報(bào)錯(cuò)
- list.add(new Integer(100));//編譯通過
另外我們還知道 ArrayList 實(shí)現(xiàn)了 List 接口,如下所示,所以會(huì)有一種向上轉(zhuǎn)型的概念,就是我們前面在定義的時(shí)候使用 List 也是可以,也就是我們通常的定義方式,即 List
但是這里我們需要注意不可以進(jìn)行如下的泛型向上轉(zhuǎn)型,比如下面這個(gè)例子。
我們定義了 Person 類,Man 類以及 Women 類
- public class Person {
- private String name;
- private Integer age;
- public String getName() {
- return name;
- }
- public void setName(String name) {
- this.name = name;
- }
- public Integer getAge() {
- return age;
- }
- public void setAge(Integer age) {
- this.age = age;
- }
- }
- public class Man extends Person {
- ...
- }
- public class Women extends Person {
- ...
- }
我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候只能這樣
- ArrayList<Man> manList = new ArrayList<Man>();
- List<Man> manList1 = new ArrayList<>();
- ArrayList<Women> womenList = new ArrayList<Women>();
- List<Women> womenList1 = new ArrayList<>();
不可以
- ArrayList<Man> manList = new ArrayList<Man>();
- //這種轉(zhuǎn)型是不可以的
- ArrayList<Person> personList = manList;
- personList.add(new Man());
- //破壞了原本只能存放 Man 的約定
- personList.add(new Women());
因?yàn)槲覀儾荒芡瑫r(shí)在一個(gè)List 中即加入 man 也加入 woman,這樣是不行的。
接下來我們?cè)倏戳硪粋€(gè)問題,假設(shè)我們有一個(gè)方法,是打印 PersonList 內(nèi)容的,如下所示:
- public void print(ArrayList<Person> personList) {
- for (Person p : personList) {
- System.out.print(p.name);
- }
- }
- ArrayList<Man> manList = new ArrayList();
- list.add(new Man());
- list.add(new Man());
- print(manList);
上面的內(nèi)容會(huì)編譯出錯(cuò),效果是這樣的。
原因是因?yàn)殡m然 Man 類是繼承了 Person 類,但是 ArrayList
這里我們就需要引入另一個(gè)東西了,那就是泛型里面的 extends,我們把 print 方法換個(gè)寫法,這個(gè)時(shí)候就不會(huì)編譯不通過了。如下所示圖片
extends 表示傳進(jìn)來的參數(shù)只要是 Person 的子類都可以,這樣就還支持多態(tài)了。所以現(xiàn)在小伙伴知道了為什么JDK 源碼以及很多框架的源碼中都有很多? extends xxx 這種形式的代碼了吧。