java-泛型

一  概述

1.   问题：什么类型的元素都可以存储。导致取出时，如果出现强转就会引发运行时 ClassCastException。
   JDK1.5以后，出现了解决方案，使用容器时，必须明确容器中元素的类型。
2. 泛型的原理：其实就是在操作的元素类型不确定时，通过传递参数的形式来明确类型。
3. 泛型的体现就是 <参数类型变量>用于接收具体的实际元素类型
4. 泛型技术在集合框架中应用非常广泛，只要记住：在使用类或者接口时，如果接口上有明确<>泛型
   在使用时，就传递所需的数据类型即可。不传递会出现警告类型不安全提示。
5. 泛型的好处：
   将运行时期的ClassCastException异常转移到编译时期通过编译失败体现。
   避免了强制转换的麻烦。
6. 其实泛型的使用就是往定义了泛型的类或者接口的<>中传递类型参数

二 使用

如果不使用泛型，你在运行时会发生编译异常，我们到运行时你在看到结果。

//创建集合时，直接在集合上明确要存储的元素的类型。
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        
        list.add("abc");
        list.add("zzzz");
//        list.add(6);//只要不是指定的类型对象，编译器检查会 报错。这样将运行时的问题转移到编译时期。
        
        for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext();) {
//            Object object = (Object) it.next();
//            System.out.println(object.toString());
            //想要打印字符串的长度。
            String str = it.next();
            System.out.println(str.length());
            
        }

2.1 类中使用

在类中的使用，明确里面的类型，当类型不对时，编译会报错。

1，我们把运行时异常，转到了编译时不通过，

2， 通过会用泛型，也可以减少你不需要转型了。

注意：下面是在类中的使用，以及你在使用栈和队列时也可以明确进栈或入队时你要的数据类型

package cn.itcast.api.a.generic;

import java.util.LinkedList;

public class GenericDemo2 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        
//        Tool t = new Tool();
//        t.setObject(6);
//        String s = (String)t.getObject();
//        System.out.println(s);
        
        Tool<String> t = new Tool<String>();
//        t.setObject(6);//只要类型错误，编译失败。避免了运行时的类型转换异常。
        String s = t.getObject();//省去了强转的麻烦。
        System.out.println(s);
        

        
        Queue<String> queue = new Queue<String>();
        queue.myAdd("abcd1");
        queue.myAdd("abcd2");
        queue.myAdd("abcd3");
        while(!queue.isNull()){
            String string = queue.myGet();
            System.out.println(string);
        }
    }

}
//jdk1.5有了新技术，泛型，改成如下这样。
//类中操作的对象确定不？不确定，用Object，需要转型，运行容易出异常。不爽。
//在定义时，就将不确定的对象的类型，定义成参数。由使用该类的调用者来传递对象类型。
class Tool<Q>{//将泛型定义在类上，泛型类。
    private Q object;

    public Q getObject() {
        return object;
    }

    public void setObject(Q object) {
        this.object = object;
    }
    
}

class Queue<E>{
    //封装了一个链表数据结构。
    private LinkedList<E> link;
    /*
     * 队列初始化时，对链表对象初始化。
     */
    Queue(){
        link = new LinkedList<E>();
    }
    
    /**
     * 队列的添加元素功能。
     */
    public void myAdd(E obj){
        //内部使用的就是链表的方法。
        link.addFirst(obj);
    }
    
    /**
     * 队列的获取方法。
     */
    public E myGet(){
        return link.removeLast();
    }
    
    /**
     * 判断队列中元素是否空，没有元素就为true。
     */
    public boolean isNull(){
        return link.isEmpty();
    }
}



/*
//定义一个工具对对象进行操作，比如设置和获取。可以对任意对象进行操作。对共性类型Object操作。
//定义Object就哦了。但用的时候，因为提升为了Object，想要使用特有内容，需要向下转型。容易引发ClassCastException:
class Tool{
    
    private Object object;

    public Object getObject() {
        return object;
    }

    public void setObject(Object object) {
        this.object = object;
    }
    
    
}
*/

2.2 方法中使用

注意：你在方法时使用时，注意调用的方法。

package cn.itcast.api.a.generic;

public class GenericDemo3 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        
        
        Util<String> util = new Util<String>();
        util.show("hehe");
//        util.print(5);
        Util<Integer> util2 = new Util<Integer>();
        Util.print(5);
        util2.show("hehe");
        
    }
}

class Util<W>{
    //当方法要操作的类型不确定和类上的泛型不一定一样。这时可以将泛型定义在方法上。
    public  <Q> void show(Q q){//泛型方法
        System.out.println("show:"+q);
    }
    public static<E> void print(E e){//记住：如果方法是静态，还需要使用泛型，那么泛型必须定义在方法上。
        System.out.println("print:"+e);
    }
    public void method(W w){
        
    }
}

调用泛型方法语法格式如下：

说明一下，定义泛型方法时，必须在返回值前边加一个<T>，来声明这是一个泛型方法，持有一个泛型T，然后才可以用泛型T作为方法的返回值。

       Class<T>的作用就是指明泛型的具体类型，而Class<T>类型的变量c，可以用来创建泛型类的对象。

       为什么要用变量c来创建对象呢？既然是泛型方法，就代表着我们不知道具体的类型是什么，也不知道构造方法如何，因此没有办法去new一个对象，但可以利用变量c的newInstance方法去创建对象，也就是利用反射创建对象。

       泛型方法要求的参数是Class<T>类型，而Class.forName()方法的返回值也是Class<T>，因此可以用Class.forName()作为参数。其中，forName()方法中的参数是何种类型，返回的Class<T>就是何种类型。在本例中，forName()方法中传入的是User类的完整路径，因此返回的是Class<User>类型的对象，因此调用泛型方法时，变量c的类型就是Class<User>，因此泛型方法中的泛型T就被指明为User，因此变量obj的类型为User。

       当然，泛型方法不是仅仅可以有一个参数Class<T>，可以根据需要添加其他参数。

       为什么要使用泛型方法呢？因为泛型类要在实例化的时候就指明类型，如果想换一种类型，不得不重新new一次，可能不够灵活；而泛型方法可以在调用的时候指明类型，更加灵活。

2.3 接口中使用

package cn.itcast.api.a.generic;

public class GenericDemo4 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        new InterImpl<String>().show("hehe");
    }

}
//泛型接口。
interface Inter<E>{
    void show(E e);
}
/*
class InterImpl implements Inter<String>{
    public void show(String e){}
}
*/

class InterImpl<T> implements Inter<T>{

    @Override
    public void show(T e) {
        
        
    }
    
}

三 泛型的通配符和限定

3.1 通配符的使用

 当使用泛型类或者接口时，传递的具体的类型不确定，可以通过通配符(?)表示。

使用了这种，你在使用方法时不能使用具体类的方法，你只能使用Object 里面的方法。例如：toStirng

package cn.itcast.api.a.generic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.Set;

import cn.itcast.domain.Student;

public class GenericDemo5 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        
        Set<Student> list = new HashSet<Student>();
        list.add(new Student("lisi1",21));
        list.add(new Student("lisi2",22));
        list.add(new Student("lisi3",23));
        printList(list);
        List<String> list2 = new ArrayList<String>();
        list2.add("lisi11");
        list2.add("lisi22");
        list2.add("lisi33");
        printList(list2);
    }

    /*
     *  打印集合中的元素。
     *  
     *  当使用泛型类或者接口时，传递的具体的类型不确定，可以通过通配符(?)表示。
     *  
     */
    private static void printList(Collection<?> list2) {
        for (Iterator<?> it = list2.iterator(); it.hasNext();) {
            System.out.println(it.next().toString());// 不能使用具体的方法，
        }
    }
    
    

}

3.2 泛型的限定

打印集合中的元素。

       当使用泛型类或者接口时，传递的具体的类型不确定，可以通过通配符(?)表示。
       如果想要对被打印的集合中的元素类型进行限制，只在指定的一些类型，进行打印。
       使用泛型的限定。
       
       只需要打印学生和工人的集合。找到学生和工人的共性类型Person。
       ? extends Person : 接收Person类型或者Person的子类型。
       
       总结：
       ? super E:接收E类型或者E的父类型。下限。
       ? extends E:接收E类型或者E的子类型。上限。

package cn.itcast.api.a.generic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.Set;

import cn.itcast.domain.Person;
import cn.itcast.domain.Student;
import cn.itcast.domain.Worker;

public class GenericDemo6 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        
        Set<Student> list = new HashSet<Student>();
        
        list.add(new Student("lisi1",21));
        list.add(new Student("lisi2",22));
        list.add(new Student("lisi3",23));
        
        printList(list);
        
        List<Worker> list2 = new ArrayList<Worker>();
        
        list2.add(new Worker("lisi11",21));
        list2.add(new Worker("lisi22",22));
        list2.add(new Worker("lisi33",23));
        
        printList(list2);

        
    }

    /*
     *  打印集合中的元素。
     *  当使用泛型类或者接口时，传递的具体的类型不确定，可以通过通配符(?)表示。
     *  如果想要对被打印的集合中的元素类型进行限制，只在指定的一些类型，进行打印。
     *  使用泛型的限定。
     *  
     *  只需要打印学生和工人的集合。找到学生和工人的共性类型Person。
     *  ? extends Person : 接收Person类型或者Person的子类型。
     *  
     *  总结：
     *  ? super E:接收E类型或者E的父类型。下限。
     *  ? extends E:接收E类型或者E的子类型。上限。
     */
    private static void printList(Collection<? extends Person> list2) {
        for (Iterator<? extends Person> it = list2.iterator(); it.hasNext();) {
            
            Person p = it.next();
            System.out.println(p.getName());
        }
    }
    

}

 3.3 泛型在API中的使用

 通配符? 在api中的体现。
       
Collection接口： boolean containsAll(Collection<?> c) 

package cn.itcast.api.a.generic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class GenericDemo7 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        
        /*
         * 通配符? 在api中的体现。
         * 
         * Collection接口： boolean containsAll(Collection<?> c) 
         */

        Collection<String> c1 = new ArrayList<String>();
        c1.add("haha");
        c1.add("hehe");
        
        Collection<Integer> c2 = new ArrayList<Integer>();
        c2.add(4);
        c2.add(5);
        
        boolean b = c1.containsAll(c2);//了解 containAll源码内判断是否包含的依据。依据是equals方法。
                                        //public  boolean equals(Object obj) "abc".equals(5);
        System.out.println("b="+b);
    }
}

/*模拟containaAll
 * class Collection<E>
 * {
 *         public boolean containsAll(Collection<?> c){
 *         }
 * }
 */

3.4 泛型限定在API中的使用

上限

一个容器，你要添加元素，加个Person 是可以的，你如果加student 也应该是可以的。

package cn.itcast.api.a.generic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
import cn.itcast.domain.Person;
import cn.itcast.domain.Student;

public class GenericDemo8 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        /*
         *  泛型的限定在api中的使用。上限的体现。
         *  TreeSet(Collection<? extends E> c) 
         *  
         *  
         */
        //创建一个Collection.
        Collection<Student> c = new ArrayList<Student>();
        c.add(new Student("wangcai1",26));
        c.add(new Student("wangcai2",29));

        //TreeSet集合在创建时，就将c中的存储到Treeset集合。
        TreeSet<Person> ts = new TreeSet<Person>(c);
        
        ts.add(new Person("lisi",20));
        
        for (Iterator<Person> it = ts.iterator(); it.hasNext();) {
            Person person =  it.next();
            System.out.println(person);
            
        }
        
        
    }

}

/*
 * class TreeSet<E>{
 *         TreeSet(Collection<? extends E> c){}
 */

下限

创建一个学生对象，想要姓名排序，用comparator。

加入工人，你也想用姓名排序，你也可以在建一个comparator

但是这样代码的复用性就降低了。

可以用Person;这时你应该定义Student的父类。

package cn.itcast.api.a.generic;

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

import cn.itcast.domain.Person;
import cn.itcast.domain.Student;
import cn.itcast.domain.Worker;

public class GenericDemo9 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        /*
         *  泛型的限定在api中的使用。下限的体现。
         *  TreeSet(Comparator<? super E> comparator) 
         *  
         *  
         */
        //创建一个集合存储的是学生对象。想要按照姓名排序。
        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new ComparatorByName());
        ts.add(new Student("abc",26));
        ts.add(new Student("aaa",29));
        ts.add(new Student("lisi",20));
        
        
        for (Iterator<Student> it = ts.iterator(); it.hasNext();) {
            Student student =  it.next();
            System.out.println(student);
            
        }
        
        //让工人按照姓名排序。
        TreeSet<Worker> ts2 = new TreeSet<Worker>(new ComparatorByName());
        ts2.add(new Worker("abc",26));
        ts2.add(new Worker("aaa",29));
        ts2.add(new Worker("lisi",20));
        
        
        for (Iterator<Worker> it = ts2.iterator(); it.hasNext();) {
            Worker worker =  it.next();
            System.out.println(worker);
            
        }
    }
}


class ComparatorByName implements Comparator<Person>{

    @Override
    public int compare(Person o1, Person o2) {
        int temp = o1.getName().compareTo(o2.getName());
        
        return temp==0? o1.getAge() - o2.getAge() : temp;
    }
    
}
/*
 * 以下两个比较器，都是通过姓名排序，就是类型不同，一个是student，一个是worker
 * 既然使用的都是Person的内容，为什么不定义一个Person的比较器。
 */
/*
//定义一个比较器。
class ComparatorByName implements Comparator<Student>{

    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2) {
        int temp = o1.getName().compareTo(o2.getName());
        
        return temp==0? o1.getAge() - o2.getAge() : temp;
    }
    
}
//定义一个工人的姓名比较器。
class ComparatorByWorkerName implements Comparator<Worker>{

    @Override
    public int compare(Worker o1, Worker o2) {
        int temp = o1.getName().compareTo(o2.getName());
        
        return temp==0? o1.getAge() - o2.getAge() : temp;
    }
    
}
*/
/*
 * class TreeSet<E>{
 *         TreeSet(Comparator<? super E>  c){}
 */

 总结：

如是你是存元素时(也可以理解为添加元素)，你要用到上限 ？ extends Person 

如果你从集合中把元素取出来，你要拿个类型去接收，我需要把类型写的大点，用 ？ super  student

3.5 泛型的细节

下面的写法是不正确的

       1  ArrayList<Dog> al = new ArrayList<Animal>();//使用泛型，要保证左右类型一致。
       2  ArrayList<String> al = new ArrayList<Object>();
       3  ArrayList<Animal> al = new ArrayList<Dog>();

    4  List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
//        show(list);
    }
    public static void show(List<String> list){ // List <String> list =new ArrayList<Interger>
        
    }

四 泛型限定的应用

获取集合中中元素的最大值

下面是不加泛型的结果

package test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

class test {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<Student> coll = new ArrayList<Student>();
        coll.add(new Student("xioming1", 21));
        coll.add(new Student("xioming2", 26));
        coll.add(new Student("xioming3", 27));
        coll.add(new Student("xioming4", 22));
        Student stu = getMax(coll);
        System.out.println(stu);

    }

    public static Student getMax(Collection<Student> coll) {
        // 定义变量
        Iterator<Student> it = coll.iterator();
        Student max =  it.next();
        // 遍历
        while (it.hasNext()) {
            Student temp = it.next();
            if (temp.compareTo(max) > 0) {
                max = temp;

            }

        }
        return max;
    }

}

这个功能虽然实现了，但是有局限性。因为这个功能只能对存储了student对象的集合进行最大值的获取

我们需要扩大范围，使用泛型的限定

package test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

class test {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<Student> coll = new ArrayList<Student>();
        coll.add(new Student("xioming1", 21));
        coll.add(new Student("xioming2", 26));
        coll.add(new Student("xioming3", 27));
        coll.add(new Student("xioming4", 22));
        Student stu = getMax(coll);
        System.out.println(stu);

    }

    public static  <T extends Comparable<? super T>> T  getMax(Collection<? extends T> coll) {
        // 定义变量
        Iterator<? extends T> it = coll.iterator();
        T max =  it.next();
        // 遍历
        while (it.hasNext()) {
            T o = it.next();
            if (o.compareTo(max) > 0) {
                max = o;
            }

        }
        return max;
    }

}

 五 工具类

1，为了解决集合的更多需求。集合框架提供了Collections和Arrays两个工具类，方法都是静态的。
2，Collections是用于操作集合的工具类。
　　常见方法：对List集合排序，二分查找，对Collection集合进行最值获取。
　　对排序进行逆序，将非同步的集合转成同步的集合。
3，Arrays对数组操作的工具类：
　　常见方法：对数组排序，二分查找，数组复制，将数组转成字符串等。
4，数组集合互转。
　　4.1将数组转成集合 Arrays.asList方法。
　　目的：使用集合的方法操作数组元素。
　　注意：不要使用集合的增删方法。因为数组转成List集合后长度是固定的。
　　转成集合的数组中存储的元素最好是对象，如果是基本数据类型，会将这个数组作为元素存储到集合中。
　　4.2 集合转成数组。
　　Collection接口中的toArray方法。
　　目的：限定对元素的增删，长度的改变。

5.1 Collections

 1，获取Collection最值。

2，对List集合排序，也可以二分查找。

3，对排序逆序。

4，可以将非同步的集合转成同步的集合

package cn.itcast.api.b.tools;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

import cn.itcast.api.c.comparator.ComparatorByLength;

public class CollectionsDemo {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        
        /*
         * Collections: 集合框架中的用于操作集合对象 工具类。
         * 都是静态的工具方法。
         * 1，获取Collection最值。
         * 2，对List集合排序，也可以二分查找。
         * 3，对排序逆序。
         * 4，可以将非同步的集合转成同步的集合。
         * Xxx synchronizedXxx(Xxx)  List synchronizedList(List) 
         */
        
        
        System.out.println("---------获取最值---------------");
        Collection<String> c = new ArrayList<String>();
        c.add("haha");
        c.add("zz");
        c.add("xixii");
        c.add("abc");
        String max = Collections.max(c,new ComparatorByLength());
        
        System.out.println("max="+max);
        System.out.println("-----------排序-------------");
        List<String> list  = new ArrayList<String>();
        list.add("hahaha");
        list.add("abc");
        list.add("xiix");
        list.add("z");
        list.add("java");
        Collections.sort(list,Collections.reverseOrder());
        System.out.println(list);
        
        
        System.out.println("------------------------");
        System.out.println("------------------------");
        
        
        
    }

}

 5.2 Arrays

工具类-集合和数组的互转

 Arrays:用于操作数组的工具类。

类中定义的都是静态工具方法

1，对数组排序。

2，二分查找。

3，数组复制。

4，对两个数组进行元素的比较，判断两个数组是否相同。

5，将数组转成字符串。

package cn.itcast.api.b.tools;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.List;

public class ArraysDemo {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        
        /*
         * Arrays:用于操作数组的工具类。
         * 类中定义的都是静态工具方法
         * 1，对数组排序。
         * 2，二分查找。
         * 3，数组复制。
         * 4，对两个数组进行元素的比较，判断两个数组是否相同。
         * 5，将数组转成字符串。
         */
        
        int[] arr = {34,21,67};
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        
        //将arr转成list集合。？如果数组中存储的是基本数据类型，那么转成集合，数组对象会作为集合中的元素存在。
        //数组中元素时引用数据类型时，转成，数组元素会作为集合元素存在。
         List<int[]> list1 = Arrays.asList(arr);
         System.out.println(list1);
        
        
        
        
        String[] strs = {"hah","hehe","xixi"};
        boolean b = contains(strs,"hehe");
        System.out.println(b);
        //将数组转成list集合。asList
        /*
         * 数组转成集合：就为了使用集合的方法操作数组中的元素。
         * 但是不要使用增删等改变长度的方法。add remove  发生UnsupportedOperationException
         */
        List<String> list = Arrays.asList(strs);
        System.out.println(list.contains("hehe"));
        System.out.println(list.get(2));
        System.out.println(list.indexOf("hehe"));
//        list.add("java");//UnsupportedOperationException  数组长度的固定的，转成List集合长度也是固定的。
        
        
        
        
        //-------------------集合转成数组---------------------
        /*
         * 为什么集合转成数组呢？
         * 为了限制对元素的增删操作。
         */
        Collection<String> c = new ArrayList<String>();
        c.add("haha1");
        c.add("haha2");
        c.add("haha3");
        c.add("haha4");
        /*
         *  如果传递的数组的长度小于集合的长度，会创建一个同类型的数组长度为集合的长度。
         *  如果传递的数组的长度大于了集合的长度，就会使用这个数组，没有存储元素的位置为null。
         *  长度最好直接定义为和集合长度一致。
         */
        String[] str_arr = c.toArray(new String[c.size()]);
        System.out.println(Arrays.toString(str_arr));

    }

    public static boolean contains(String[] strs,String key) {
    
        for (int i = 0; i < strs.length; i++) {
            if(strs[i].equals(key)){
                return true;
            }
        }
        
        return false;
    }
    
}

 练习题目

1，Collection和Collections的区别？【面试题】
Collection是集合框架的顶层接口。
下面有两个开发中常用的List 和 Set集合。
根据数据结构的不同，也有了很多的具体子类集合对象。

Collections：是集合框架中的用于操作集合的工具类。
提供了很多的静态方法：比如：对list排序，二分查找，比如可以获取最值等。
其中一组可以非同步集合转成同步 集合的方法。