Java泛型:泛型类、泛型接口和泛型方法

根据《Java编程思想 (第4版)》中的描述,泛型出现的动机在于:

有许多原因促成了泛型的出现,而最引人注意的一个原因,就是为了创建容器类

泛型类

容器类应该算得上最具重用性的类库之一。先来看一个没有泛型的情况下的容器类如何定义:

public class Container {
    private String key;
    private String value;

    public Container(String k, String v) {
        key = k;
        value = v;
    }
    
    public String getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(String key) {
        this.key = key;
    }

    public String getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(String value) {
        this.value = value;
    }
}

Container类保存了一对key-value键值对,但是类型是定死的,也就说如果我想要创建一个键值对是String-Integer类型的,当前这个Container是做不到的,必须再自定义。那么这明显重用性就非常低。

当然,我可以用Object来代替String,并且在Java SE5之前,我们也只能这么做,由于Object是所有类型的基类,所以可以直接转型。但是这样灵活性还是不够,因为还是指定类型了,只不过这次指定的类型层级更高而已,有没有可能不指定类型?有没有可能在运行时才知道具体的类型是什么?

所以,就出现了泛型。

public class Container<K, V> {
    private K key;
    private V value;

    public Container(K k, V v) {
        key = k;
        value = v;
    }

    public K getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(K key) {
        this.key = key;
    }

    public V getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(V value) {
        this.value = value;
    }
}

在编译期,是无法知道KV具体是什么类型,只有在运行时才会真正根据类型来构造和分配内存。可以看一下现在Container类对于不同类型的支持情况:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Container<String, String> c1 = new Container<String, String>("name", "findingsea");
        Container<String, Integer> c2 = new Container<String, Integer>("age", 24);
        Container<Double, Double> c3 = new Container<Double, Double>(1.1, 2.2);
        System.out.println(c1.getKey() + " : " + c1.getValue());
        System.out.println(c2.getKey() + " : " + c2.getValue());
        System.out.println(c3.getKey() + " : " + c3.getValue());
    }
}

输出:

name : findingsea
age : 24
1.1 : 2.2

泛型接口

在泛型接口中,生成器是一个很好的理解,看如下的生成器接口定义:

public interface Generator<T> {
    public T next();
}

然后定义一个生成器类来实现这个接口:

public class FruitGenerator implements Generator<String> {

    private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};

    @Override
    public String next() {
        Random rand = new Random();
        return fruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

调用:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        FruitGenerator generator = new FruitGenerator();
        System.out.println(generator.next());
        System.out.println(generator.next());
        System.out.println(generator.next());
        System.out.println(generator.next());
    }
}

输出:

Banana
Banana
Pear
Banana

泛型方法

一个基本的原则是:无论何时,只要你能做到,你就应该尽量使用泛型方法。也就是说,如果使用泛型方法可以取代将整个类泛化,那么应该有限采用泛型方法。下面来看一个简单的泛型方法的定义:

public class Main {

    public static <T> void out(T t) {
        System.out.println(t);
    }

    public static void main(String[] args) {
        out("findingsea");
        out(123);
        out(11.11);
        out(true);
    }
}

可以看到方法的参数彻底泛化了,这个过程涉及到编译器的类型推导和自动打包,也就说原来需要我们自己对类型进行的判断和处理,现在编译器帮我们做了。这样在定义方法的时候不必考虑以后到底需要处理哪些类型的参数,大大增加了编程的灵活性。

再看一个泛型方法和可变参数的例子:

public class Main {

    public static <T> void out(T... args) {
        for (T t : args) {
            System.out.println(t);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        out("findingsea", 123, 11.11, true);
    }
}

输出和前一段代码相同,可以看到泛型可以和可变参数非常完美的结合。

以上,泛型的第一部分的结束。


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