Java 中一个天天都在被人使用,你一定听过,但是并不知道为什么的知识点

泛型作为 Java 中一个天天都在被人使用的特性,你真的知道它的原理吗?

首先我们说下什么是泛型。

泛型,就是泛化类型也就是泛化参数类型。平时我们在编写代码的时候,方法的参数在定义的时候都是指定特定的类型,比如 IntegerDouble 或者其他自己别笑的类。那么泛化类型就是,我们在编写一个方法的时候对于参数的类型不具体指定,而是定义一个通用类型,在使用的时候根据类型自动转化。

上面的描述可能比较抽象,我们再看一下,如果没有泛型的话,会出现什么情况以及为什么说这个泛型大家天天都在使用。

我们都知道 ArrayList 作为 Java 中一个很频繁被使用的集合,它是一个可变长的数组,底层是基于 Object[] 来实现的。

可以简单理解为下面的内容

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public class ArrayList {
    private Object[] array;
    private int size;
    public void add(Object e) {...}
    public void remove(int index) {...}
    public Object get(int index) {...}
}

如果说这个时候我们使用上面的 ArrayList 去存储 String 类型的话,需要如下操作,在使用的时候必须进行手动强转。

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ArrayList list = new ArrayList();
list.add("Java");
list.add("C++");
String first = (String) list.get(0);
String first = (String) list.get(1);

首先看到上面的代码,大家一定会诧异,要是每次使用的使用都这样显示的强转的话,那不是要命了么,而且这还是使用者知道是什么类型的情况才能进行手动强转,如果说根本不知道是什么类型的时候,根据没办法进行强转,这种方式简直不能忍,还特别容易出错。

那怎么解决这个问题呢?有朋友说我们可以对于不同的类型实现一个自己的 ArrayList 类,这样在使用的时候就可以不用强转了啊。对此阿粉只能说,对于 JDK 提供的类可以这样做,但是对于用户自己编写的类怎么实现呢?

这个时候大家可能会说到,ArrayList 我天天使用,也没手动强转过啊,不还是用的好好的。

这就要归功于我们今天所说的主角,泛型了。

我们给 ArrayList 增加的泛型,通过定义一个泛化的类型,当我们在使用的时候如果传递的类型不是指定的类型,那么在编译的阶段就会报错,从而也就不会有需要强转的操作了。

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public class ArrayList<E> {
    private Object[] array;//任何类型都是 Object 的子类,所以这里我们还是不变
    private int size;
    public void add(E e) {...}
    public void remove(int index) {...}
    public E get(int index) {...}
}

这样修改过后,我们在编写代码的时候就可以如果进行

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ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();
list.add("Java");
list.add("C++");
String first = list.get(0);//这里就不用强转了
String first = list.get(1);//这里就不用强转了
list.add(new Integer(100));//编译报错

当我们需要使用 Integer 对象的时候就可以使用下面这种方式

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ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add("Java");//编译报错
list.add("C++");//编译报错
list.add(new Integer(100));//编译通过

另外我们还知道 ArrayList 实现了 List 接口,如下所示,所以会有一种向上转型的概念,就是我们前面在定义的时候使用 List 也是可以,也就是我们通常的定义方式,即 List<String> list = new ArrayList<>();

但是这里我们需要注意不可以泛型进行向上转型,比如下面这个例子。

我们定义了 Person 类,Man 类以及 Women

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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 {

    ...
}

我们在使用的时候只能这样

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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

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ArrayList<Man> manList = new ArrayList<Man>();
//这种转型是不可以的
ArrayList<Person> personList = manList;
personList.add(new Man());
//破坏了原本只能存放 Man 的约定
personList.add(new Women());

接下来我们再看另一个问题,假设我们有一个方法,是打印 PersonList 内容的,如下所示:

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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);

上面的内容会编译出错,效果是这样的。

原因是因为虽然 Man 类是继承了 Person 类,但是 ArrayList<Man> 并没有继承 ArrayList<Persion> 类,所以这个方法是编译通不过。看到这里小伙伴又惊呆了,这不行啊,总不能引入了泛型,就不支持多态了吧,所以这个要怎么办。

这里我们就需要引入另一个东西了,那就是泛型里面的 extends,我们把 print 方法换个写法,这个时候就不会编译不通过了。extends 表示传进来的参数只要是 Person 的子类都可以,这样就还支持多态了。所以现在小伙伴知道了为什么JDK 源码以及很多框架的源码中都有很多? extends xxx 这种形式的代码了吧。

参考内容

  1. 码农翻身
  2. 廖雪峰- java 教程
Java Geek Tech wechat
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