如何創(chuàng)建可以存放各種類型的數(shù)組？

根據(jù)JavaSE的語法知識儲備，如果現(xiàn)在讓你們創(chuàng)建如標題一樣的數(shù)組，你會怎么創(chuàng)建呢？

答案是：使用 Object 類來定義數(shù)組，因為 Object 是所有類的父類， 可以接收任意子類對象，也即實現(xiàn)了向上轉(zhuǎn)型，于是我們就寫出了這樣的代碼：

private Object[] array = new Object[3];

那么這種方法可取嗎？

顯然是可取的，但只是使用起來會很不方便，具體不方便在哪，我們接著往后看，在這里我們要寫一個類，里面提供了獲取array指定下標的數(shù)據(jù)，和設(shè)置array指定下標的數(shù)據(jù)，于是寫出了這樣的代碼：

public class DrawForth {
    private Object[] array = new Object[3];
 
    public void setPosArray(int pos, Object o) {
        this.array[pos] = o;
    }
    public Object getPosValue(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
}

代碼到這里仍然是正確的，那我們就要去使用這個類，也就是在main方法中用這個類實例對象，去操作里面的數(shù)組，所以main方法的代碼就是這個樣子：

public static void main(String[] args) {
        DrawForth draw = new DrawForth();
        draw.setPosArray(0, 123);
        draw.setPosArray(1, "hello");
        draw.setPosArray(2, 12.5);
 
        int a = (int)draw.getPosValue(0);
        String str = (String)draw.getPosValue(1);
        double d = (double)draw.getPosValue(1);
    }

看到這里，你是不是就發(fā)現(xiàn)這樣做很不方便呢？

當(dāng)我們往數(shù)組里面設(shè)置數(shù)據(jù)的時候開心了，想設(shè)置成什么類型就是什么類型，但是！當(dāng)我們要獲取對應(yīng)位置的元素就麻煩了，我們必須知道他是什么類型，然后進行強制類型轉(zhuǎn)換才能接收，(返回是Object類型所以需要強轉(zhuǎn))，難道往后每次取數(shù)據(jù)的時候我還得看一看是什么類型嗎？

泛型的概念

淺聊泛型

泛型是在JDK1.5引入的新的語法，通過上面的例子，由此我們就引出了泛型，泛型簡單來說就是把類型當(dāng)成參數(shù)傳遞，指定當(dāng)前容器，你想持有什么類型的對象，你就傳什么類型過去，讓編譯器去做類型檢查！

從而實現(xiàn)類型參數(shù)化（不能是基本數(shù)據(jù)類型）

泛型的簡單語法

class Test1<類型形參列表> {
 
}
class Test2<類型形參1, 類型形參2, ...> {
 
}

類型形參列表的命名規(guī)范

類名后面的 <類型形參列表> 這是一個占位符，表示當(dāng)前類是一個泛型類，形參列表里面如何寫？

通常用一個大寫字母表示，當(dāng)然，你也可以怎么開心怎么來，但是小心辦公室談話警告哈(dog)，這里有幾個常用的名稱：

• E：表示 Element
• K：表示 Key
• V：表示 Value
• N：表述 Number
• T：表示 Type
• S,U,V表示，第二，第三，第四個類型

使用泛型知識創(chuàng)建數(shù)組

這里就來修改一下剛開始的代碼，使用到泛型的知識，那么我們就可以這樣修改：

public class DrawForth<T> {
    //private T[] array = new T[3]; error
    private T[] array = (T[])new Object[3];
 
    public void setPosArray(int pos, T o) {
        this.array[pos] = o;
    }
 
    public T getPosValue(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        DrawForth<Integer> draw = new DrawForth<>();
        draw.setPosArray(0, 123);
        //draw.setPosArray(1, "hello"); error
        //draw.setPosArray(2, 12.5); error
        draw.setPosArray(1, 1234);
        draw.setPosArray(2, 12345);
 
        int a = draw.getPosValue(0);
        int b = draw.getPosValue(1);
        int c = draw.getPosValue(2);
    }
}

如上修改之后的代碼，我們可以得到以下知識點：

• <T> 是一個占位符，僅表示這個類是泛型類
• 不能 new 泛型數(shù)組，此代碼的寫法也不是最好的方法！
• 實例化泛型類的語法是：類名<類型實參>變量名 = new 泛型類<類型實參>(構(gòu)造方法實參);
• 注意：new 泛型類<>尖括號中可以省略類型實參，編譯器可以根據(jù)上下文推導(dǎo)！
• 編譯時自動進行類型檢查和轉(zhuǎn)換。

什么是裸類型

裸類型就是指在實例化泛型類對象的時候，沒有傳類型實參，比如下面的代碼就是一個裸類型：

DrawForth draw = new DrawForth();

我現(xiàn)在可以告訴你，這樣做編譯完全正常，但我們不要去使用裸類型，因為這是為了兼容老版本的 API 保留的機制，畢竟泛型是 Java1.5 新增的語法。

泛型是如何編譯的？

泛型的擦除機制

如果我們要看泛型是如何編譯的，可以通過命令 javap -c 字節(jié)碼文件 來進行查看：

如上代碼是 2.4 段落中的代碼，奇怪，明明傳的實參是 Integer 類型，最后所有的 T 卻變成了 Object 類型，這就是擦除機制

所以在Java中，泛型機制是在編譯級別實現(xiàn)的，運行期間不會包含任何泛型信息。

提示：類型擦除，不一定是把 T 變成 Object(泛型的上界會提到)

再談為什么不能實例化泛型數(shù)組？

知道了擦除機制后，那么 T[] array = new T[3]; 是不對的，編譯的時候，替換為Object，不是相當(dāng)于：Object[] array = new Object[3]嗎？

在Java中，數(shù)組是一個很特殊的類型，數(shù)組是在運行時存儲和檢查類型信息， 泛型則是在編譯時檢查類型錯誤。

而且Java設(shè)定擦除機制就只針對變量的類型和返回值的類型，所以在編譯時候壓根不會擦除 new T[3]; 這個 T ，所以自然編譯就會報錯！

我們前面通過強制類型轉(zhuǎn)換的方式創(chuàng)建了泛型數(shù)組，說過那樣寫并不好，正確的方式是通過反射創(chuàng)建指定類型的數(shù)組，由于現(xiàn)在沒學(xué)習(xí)到反射，這里先放著就行。

什么是泛型的上界？

有了擦除機制的學(xué)習(xí)，泛型在運行時都會被擦除成 Object 但是并不是所有的都是這樣，泛型的上界就是對泛型類傳入的類型變量做一定的約束，可以通過類型邊界來進行約束。

語法：

class 泛型類名稱<類型形參 extends 類型邊界> {
    //...code
}

這里我們來舉兩個例子：

例1：

這里簡單分析一下，Student 繼承了 Person 類，而 Teacher 沒有繼承 Person 類，接著 Test 類給定了泛型的上界， 那么 Test 類中 <> 里面是什么意思呢？

表示只接收 Person 或 Person 的子類作為 T 的類型實參。

通過 main 方法中的例子也可也看出，類型傳參只能傳 Person 或 Person 的子類。

例2：

還是簡單分析一下，Student 類實現(xiàn)了 Comparable 接口，而 Teacher 類并沒有實現(xiàn)， 接著 Test 類給定了泛型的上界， 那么 Test 類中 <> 里面是什么意思呢？

表示 T 接收的類型必須是實現(xiàn) Comparable 這個接口的！

通過 main 方法中的例子也可也看出，類型傳參只能傳實現(xiàn)了 Comparable 接口的類 。

注意：如果泛型類沒有指定邊界，則可以默認視為 T extends Object。

再談擦除機制

如果給泛型設(shè)置了上界，則會擦除到邊界處，也就不會擦除成 Object！

class Person {}
 
class Student extends Person {}
 
public class Main<T extends Person> {
    T array[] = (T[])new Object[10];
    public static void main(String[] args) {
        Main<Student> main = new Main<>();
    }
}

這里 Main 方法中設(shè)定了泛型的上界，傳的類型實參必須是Person的子類，所以編譯時會不會被擦除成 Person呢？下面我們查看一下對應(yīng)的字節(jié)碼文件： 

顯而易見，確實被擦除成了泛型的上界！ 

包裝類的知識

基本數(shù)據(jù)類型和包裝類

在Java中，由于基本類型不是繼承自O(shè)bject，為了在泛型代碼中可以支持基本類型，Java給每個基本類型都對應(yīng)了 一個包裝類型。

裝箱和拆箱

裝箱和拆箱也可也被稱為裝包和拆包。

裝箱：將一個基本數(shù)據(jù)類型值放入對象的某個屬性中。

拆箱：將一個包裝類型中的值取出放到一個基本數(shù)據(jù)類型中。

這里我們舉例來更清楚的認識裝箱和拆箱：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        Integer integer1 = new Integer(a); //手動裝箱
        Integer integer2 = Integer.valueOf(100); //手動裝箱
 
        int b = integer1.intValue(); //手動拆箱
    }
}

自動裝箱和拆箱

由上面的例子我們可以看出，手動裝箱和拆箱會帶來不少的代碼量，為了減少開發(fā)者的負擔(dān)，Java中提供了自動轉(zhuǎn)換機制，比如：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Integer integer = 100; //自動裝箱
        int a = integer; //自動拆箱
    }
}

一道面試題

以下代碼輸出什么？ 

public class Test {
 
    public static void main(String[] args) {
        Integer a1 = 100;
        Integer a2 = 100;
        System.out.println(a1 == a2);
        Integer a3 = 200;
        Integer a4 = 200;
        System.out.println(a3 == a4);
    }
}

結(jié)果是：true false 

為什么是這樣的答案？這里我們?nèi)タ匆幌聦?yīng)的字節(jié)碼文件再分析：

通過觀察字節(jié)碼文件，我們可以看到，在自動裝箱的過程中，調(diào)用了 Integer.valueOf 方法，那么我們就去看一看 valueOf 方法中做了一件什么事：

通過查看源碼，我們也能看出此方法將始終緩存 -128到127范圍內(nèi)的值， 通過查看對應(yīng)的 low 和 high 值也可也發(fā)現(xiàn) low為 -128，high為127，cache 是一個緩存數(shù)組。

接著我們來閱讀下這段代碼的操作，如果傳入的值是介于 -128和127 之間，則直接返回緩存數(shù)組對應(yīng)下標的值，比如傳入的值是 -127 也就返回 chache[-127+(-(-128))]，也即1下標位置的值！

如果超出了 -128到127 的范圍則是新 new 一個對象返回，只要是 new 就一定是一個新對象，地址也是唯一的。

而且引用類型用 == 比較，比較的是引用的對象的地址，看完上面的介紹，你能弄明白為什么輸出 true 和 false 嗎？

泛型方法

定義泛型方法的語法：

方法限定符 <類型形參列表> 返回值類型 方法名稱(形參列表) {

        //...code

}  

普通泛型方法

這里我們就舉一個很簡單的例子：

public class Test {
    public <T> T getValue(T value) {
        return value;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        int ret = test.<Integer>getValue(150); //不使用類型推導(dǎo)
        System.out.println(ret);
 
        double d = test.getValue(12.5); //使用類型推導(dǎo)
        System.out.println(d);
    }
}

這就是泛型方法，這里面有個關(guān)鍵詞，類型推導(dǎo)，什么是類型推導(dǎo)呢？

類型推導(dǎo)就是編譯器會根據(jù)你傳參的數(shù)據(jù)，自動推斷出你要傳遞的類型實參，你也可以不使用類型推導(dǎo)，他們的效果都是一樣的。

靜態(tài)泛型方法

既然有普通泛型方法，同理，也有靜態(tài)的泛型方法，也就是在修飾符后面加上 static，靜態(tài)泛型方法跟普通靜態(tài)方法一樣，都是通過類名訪問，不依賴于對象：

public class Test {
    public static<T> T getValue(T value) {
        return value;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int ret = Test.<Integer>getValue(150); //不使用類型推導(dǎo)
        System.out.println(ret);
 
        double d = getValue(12.5); //使用類型推導(dǎo)(靜態(tài)方法可以直接訪問同類中靜態(tài)方法，可以不借助類名)
        System.out.println(d);
    }
}

通配符 

引出通配符 

我們先來看這樣的一段代碼：

class Message<T> {
    private T message ;
    public T getMessage() {
        return message;
    }
    public void setMessage(T message) {
        this.message = message;
    }
}
public class TestDemo {
    public static void fun(Message<String> temp){
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
    public static void main(String[] args) {
        Message<String> message = new Message<>();
        message.setMessage("歡迎來到籃球哥的博客！");
        fun(message);
    }
}

如果你仔細觀察，TestDemo 類中的 fun 方法是有局限性的，他的形參就限制了傳過來的 Missage類的類型必須是String，也就是說，形參能接收的對象的類型參數(shù)必須是String類型。

所以如果我們 new Missage對象時，類型實參傳的是 Integer 呢？fun方法就會報錯：

所以為了解決以上的問題，就有了通配符的概念！

認識通配符

泛型T是確定的類型，一旦傳類型了，就定下來了，而通配符的出現(xiàn)，就會使得更靈活，或者說更不確定，就好像他是一個垃圾箱，可以接收所有的泛型類型，但又不能讓用戶隨意更改！

通配符：？ 

現(xiàn)在我們就把上面的代碼更改一下，運用上通配符：

public class TestDemo {
    public static void fun(Message<?> temp){
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
    public static void main(String[] args) {
        Message<Integer> message1 = new Message<>();
        message1.setMessage(123);
        fun(message1);
        Message<String> message2 = new Message<>();
        message2.setMessage("歡迎來到籃球哥的博客！");
        fun(message2);
    }
}

這樣我們的代碼就不會出錯，但是，你不能通過 fun 方法去修改你傳遞對象的內(nèi)容，為什么呢？

站在 fun 的角度，他使用了 ？ 接收可以任意泛型類，所以他不能確定自己接收了什么對象的！也就無法對對象的值進行更改！ 

這樣代碼還是不夠好，如果真的什么泛型類都能接收，那不是亂套了，所以在此基礎(chǔ)上，又增加了通配符的上界和下界！

通配符的上界

語法：<? extends 上界>   例如：<? extends Person>

表示只能接收的實參類型是 Person 或者 Person的子類！

圖例：

這里我們寫一段偽代碼，更改上面用例的方法：

public static void fun(Message<? extends Person> temp){
        //temp.setMessage(new Student()); //仍然無法修改！
        //temp.setMessage(new Person()); //仍然無法修改！
        Person person = temp.getMessage();
        System.out.println(person);
}

為什么還是不能修改對象的屬性呢？

因為 temp 接收的是 Person 或 Person的子類，此時接收的是哪個子類無法確定，也就無法設(shè)置對象的屬性。

因為我們知道只能接收 Person以及他的子類，所以我們就可以拿 Person 類型來接收 getMessage 的對象，因為 Person是他們的父類，獲取的是子類對象就可以實現(xiàn)向上轉(zhuǎn)型，是安全的。

總結(jié)： 通配符的上界，不能進行寫入數(shù)據(jù)，只能進行讀取數(shù)據(jù)。

通配符的下界

語法：<? extends 下界>   例如：<? super Person> 

表示只能接收的實參類型是 Person 或者 Person的父類！

圖例： 

這里我們寫一段偽代碼，更改上面用例的方法：

public static void fun(Message<? super Person> temp){
        temp.setMessage(new Student()); //可以修改，因為添加的是他的子類
        temp.setMessage(new Person()); //可以修改，因為添加的是他本身
        //Person person = temp.getMessage(); // 不能接收，不知道獲取的是哪個父類
        System.out.println(temp.getMessage()); //只能輸出
}

為啥下界就可以設(shè)置對象的屬性呢？

因為只能接收本身以及父類的類型，所以我們可以setMessage 傳子類對象，但是不能傳遞父類，因為修改成子類對象是向上轉(zhuǎn)型是安全的，如果 setMessaget 傳父類對象的話就是向下轉(zhuǎn)型則不安全！

為啥不能 getMessage呢？因為你不知道形參接收的類型是哪個父類，只能去輸出內(nèi)容！

總結(jié)：通配符的下界，不能進行讀取數(shù)據(jù)，只能寫入數(shù)據(jù)。 

以上就是Java SE之了解泛型的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Java SE泛型的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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