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作业学习目标 |
学习目标 1.掌握java异常处理技术； 2.了解断言的用法； 3.了解日志的用途； 4.掌握程序基础调试技巧。 |
第八章 泛型程序设计
8.1 为什么要使用泛型程序设计
8.1.1泛型类的定义
一个泛型类（generic class）就是具有一个或多个类型变量的类，即创建用类型作为参数的类。如一个泛型类定义格式如下：
class Generics＜K,V＞
其中K和V是类的可变类型参数。
1）.Pair类引入了一个类型变量T，用尖括号（<>）括起来，并放在类名的后面。
2).泛型类可以有多个类型变量。例如:
public class Pair<T, U> { … }
3).类的类型变量用于指定方法的返回类型以及域、
局部变量的类型。
8.1.2泛型方法的声明
1）.除了泛型类外，还可以只单独定义一个方法作为泛型方法，用于指定方法参数或者返回值为泛型类型，留待方法调用时确定。
2).泛型方法可以声明在泛型类中，也可以声明在普通类中。
8.1.3泛型接口的定义
1).定义
2).定义泛型变量的上界
public class NumberGeneric< T extends Number>
a.上述声明规定了NumberGeneric类所能处理的泛型变量类型需和Number有继承关系；
b.extends关键字所声明的上界既可以是一个类，也可以是一个接口。
3).定义泛型变量的下界
泛型变量下界的说明
–通过使用super关键字可以固定泛型参数的类型为
1）、某种类型的超类;
2）、当希望为一个方法的参数限定类型时，通常可以使用下限通配符;
8.1.4 通配符
“？”符号表明参数的类型可以是任何一种类型，它和参数T的含义是有区别的。T表示一种未知类型，而“？”表示任何一种类型。这种通配符一般有以下三种用法：
“？”符号表明参数的类型可以是任何一种类型，它和参数T的含义是有区别的。T表示一种未知类型，而“？”表示任何一种类型。这种通配符一般有以下三种用法：
(1)单独的？，用于表示任何类型。
(2)? extends type，表示带有上界。
(3) ? super type，表示带有下界。
8.1.5无限定的通配符
例如，Pair<?>。Pair<?>与Pair的不同在于：可以用任意Object对象调用原始的Pair类的setObject方法.
1、实验目的与要求
(1) 理解泛型概念；
(2) 掌握泛型类的定义与使用；
(3) 了解泛型方法的声明与使用；
(4) 掌握泛型接口的定义与实现；
(5) 理解泛型程序设计，理解其用途。
2、实验内容和步骤
实验1： 导入第8章示例程序，测试程序并进行代码注释。
测试程序1：
l 编辑、调试、运行教材311、312页代码，结合程序运行结果理解程序；
l 在泛型类定义及使用代码处添加注释；
掌握泛型类的定义及使用。
实验代码如下：
package pair1; /** * @version 1.00 2004-05-10 * @author Cay Horstmann */ public class Pair<T> //pair类引入了一个类型变量T { private T first; private T second; public Pair() { first = null; second = null; }//无参构造器 public Pair(T first, T second) { this.first = first; this.second = second; } public T getFirst() { return first; } public T getSecond() { return second; } public void setFirst(T newValue) { first = newValue; } public void setSecond(T newValue) { second = newValue; } }
package pair1; /** * @version 1.01 2012-01-26 * @author Cay Horstmann */ public class PairTest1 { public static void main(String[] args) { String[] words = { "Mary", "had", "a", "little", "lamb" }; Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words);//类名调用，minmax是static静态方法 System.out.println("min = " + mm.getFirst()); System.out.println("max = " + mm.getSecond()); } } class ArrayAlg { /** * Gets the minimum and maximum of an array of strings.//获得数组的最大值与最小值 * @param a an array of strings * @return a pair with the min and max values, or null if a is null or empty */ public static Pair<String> minmax(String[] a) { if (a == null || a.length == 0) return null;//空引用和空数组 String min = a[0]; String max = a[0]; for (int i = 1; i < a.length; i++) { if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i]; if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i]; } return new Pair<>(min, max);//返回新队 } }
实验截图如下：
泛型类的定义与使用：
泛型类：public class Demo<T> {} ，T表示未知类型。
泛型接口：public interface ImplDemo<T,V>{} ，和定义类一样(接口就是一个特殊类)。
泛型方法：public <T> void demo1(T name){System.out.println(name);} , public <T> T demo2(T t){ return t;}
测试程序2：
l 编辑、调试运行教材315页 PairTest2，结合程序运行结果理解程序；
l 在泛型程序设计代码处添加相关注释；
l 了解泛型方法、泛型变量限定的定义及用途。
程序代码如下：
package pair2; /** * @version 1.00 2004-05-10 * @author Cay Horstmann */ public class Pair<T> //pair类引入了一个类型变量T { private T first; private T second; public Pair() { first = null; second = null; } public Pair(T first, T second) { this.first = first; this.second = second; } public T getFirst() { return first; } public T getSecond() { return second; } public void setFirst(T newValue) { first = newValue; } public void setSecond(T newValue) { second = newValue; } }
package pair2; import java.time.*; /** * @version 1.02 2015-06-21 * @author Cay Horstmann */ public class PairTest2 { public static void main(String[] args) { LocalDate[] birthdays = { LocalDate.of(1906, 12, 9), // G. Hopper LocalDate.of(1815, 12, 10), // A. Lovelace LocalDate.of(1903, 12, 3), // J. von Neumann LocalDate.of(1910, 6, 22), };//初始化一个localDate对象，名为birthdays Pair<LocalDate> mm = ArrayAlg.minmax(birthdays);//静态方法可以通过类名调用 System.out.println("min = " + mm.getFirst()); System.out.println("max = " + mm.getSecond()); } } class ArrayAlg { /** Gets the minimum and maximum of an array of objects of type T.//获取T类型对象数组的最小值和最大值 @param a an array of objects of type T @return a pair with the min and max values, or null if a is null or empty */ public static <T extends Comparable> Pair<T> minmax(T[] a) { if (a == null || a.length == 0) return null; T min = a[0]; T max = a[0]; for (int i = 1; i < a.length; i++) { if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i]; if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i]; } return new Pair<>(min, max); } }
运行截图如下：
总结：
1、泛型类定义的泛型，在整个类中有效。如果被方法使用，那么泛型类的对象明确要操作的具体类型后，所有要操作的类型就已经固定了。
2、为了让不同方法可以操作不同类型，而且类型还不确定。那么可以将泛型定义在方法上。
3、特殊之处：
静态方法不可以访问类上定义的泛型。
如果静态方法操作的应用数据类型不确定，可以将泛型定义在方法上。
测试程序3：
l 用调试运行教材335页 PairTest3，结合程序运行结果理解程序；
l 了解通配符类型的定义及用途。
实验代码如下：
package pair3; /** * @version 1.01 2012-01-26 * @author Cay Horstmann */ public class PairTest3 { public static void main(String[] args) { var ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15);//创建了一个Manager类对象 var cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15); var buddies = new Pair<Manager>(ceo, cfo); printBuddies(buddies); ceo.setBonus(1000000); cfo.setBonus(500000); Manager[] managers = { ceo, cfo }; var result = new Pair<Employee>(); minmaxBonus(managers, result); System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() + ", second: " + result.getSecond().getName()); maxminBonus(managers, result); System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() + ", second: " + result.getSecond().getName()); } public static void printBuddies(Pair<? extends Employee> p) { Employee first = p.getFirst(); Employee second = p.getSecond(); System.out.println(first.getName() + " and " + second.getName() + " are buddies."); } public static void minmaxBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result) { if (a.length == 0) return; Manager min = a[0]; Manager max = a[0]; for (int i = 1; i < a.length; i++) { if (min.getBonus() > a[i].getBonus()) min = a[i]; if (max.getBonus() < a[i].getBonus()) max = a[i]; } result.setFirst(min); result.setSecond(max); } public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result) { minmaxBonus(a, result); PairAlg.swapHelper(result); // OK--swapHelper captures wildcard type//swapHelper捕获通配符类型 } // can't write public static <T super manager> . . .// 不能写公共静态 <T super manager> ... } class PairAlg { public static boolean hasNulls(Pair<?> p)//?表示：类型变量通配符 { return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null; } public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); } public static <T> void swapHelper(Pair<T> p) { T t = p.getFirst(); p.setFirst(p.getSecond()); p.setSecond(t); } }
package pair3; public class Manager extends Employee { private double bonus; /** @param name the employee's name @param salary the salary @param year the hire year @param month the hire month @param day the hire day */ public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day) { super(name, salary, year, month, day);//调用父类的姓名。工资。年。月。日 bonus = 0; } public double getSalary() { double baseSalary = super.getSalary(); return baseSalary + bonus; } public void setBonus(double b) { bonus = b; } public double getBonus() { return bonus; } }
package pair3; import java.time.*; public class Employee { private String name; private double salary; private LocalDate hireDay; public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day) { this.name = name; this.salary = salary; hireDay = LocalDate.of(year, month, day); } public String getName() { return name; } public double getSalary() { return salary; } public LocalDate getHireDay() { return hireDay; } public void raiseSalary(double byPercent) { double raise = salary * byPercent / 100; salary += raise; } }
package pair1; /** * @version 1.00 2004-05-10 * @author Cay Horstmann */ public class Pair<T> //pair类引入了一个类型变量T { private T first; private T second; public Pair() { first = null; second = null; }//无参构造器 public Pair(T first, T second) { this.first = first; this.second = second; } public T getFirst() { return first; } public T getSecond() { return second; } public void setFirst(T newValue) { first = newValue; } public void setSecond(T newValue) { second = newValue; } }
运行截图如下：
总结：
实验2：结对编程练习，将程序提交到PTA（2019面向对象程序设计基础知识测试题（2））
（1） 编写一个泛型接口GeneralStack，要求类中方法对任何引用类型数据都适用。GeneralStack接口中方法如下：
push(item); //如item为null，则不入栈直接返回null。
pop(); //出栈，如为栈为空，则返回null。
peek(); //获得栈顶元素，如为空，则返回null.
public boolean empty();//如为空返回true
public int size(); //返回栈中元素数量
（2）定义GeneralStack的子类ArrayListGeneralStack，要求：
ü 类内使用ArrayList对象存储堆栈数据，名为list；
ü 方法: public String toString()//代码为return list.toString();
ü 代码中不要出现类型不安全的强制转换。
（3）定义Car类，类的属性有：
private int id;
private String name;
方法：Eclipse自动生成setter/getter,toString方法。
（4）main方法要求
ü 输入选项，有quit, Integer, Double, Car 4个选项。如果输入quit，程序直接退出。否则，输入整数m与n。m代表入栈个数，n代表出栈个数。然后声明栈变量stack。
ü 输入Integer，打印Integer Test。建立可以存放Integer类型的ArrayListGeneralStack。入栈m次，出栈n次。打印栈的toString方法。最后将栈中剩余元素出栈并累加输出。
ü 输入Double ，打印Double Test。剩下的与输入Integer一样。
ü 输入Car，打印Car Test。其他操作与Integer、Double基本一样。只不过最后将栈中元素出栈，并将其name依次输出。
特别注意：如果栈为空，继续出栈，返回null
输入样例
Integer 5 2 1 2 3 4 5 Double 5 3 1.1 2.0 4.9 5.7 7.2 Car 3 2 1 Ford 2 Cherry 3 BYD quit
输出样
Integer Test push:1 push:2 push:3 push:4 push:5 pop:5 pop:4 [1, 2, 3] sum=6 interface GeneralStack Double Test push:1.1 push:2.0 push:4.9 push:5.7 push:7.2 pop:7.2 pop:5.7 pop:4.9 [1.1, 2.0] sum=3.1 interface GeneralStack Car Test push:Car [id=1, name=Ford] push:Car [id=2, name=Cherry] push:Car [id=3, name=BYD] pop:Car [id=3, name=BYD] pop:Car [id=2, name=Cherry] [Car [id=1, name=Ford]] Ford interface GeneralStack
结对编程代码如下：
package wyt; import java.util.ArrayList; import java.util.Scanner; interface GeneralStack<T>{ public T push(T item); //如果item为null，则不入栈直接返回null。 public T pop(); //出栈，如为栈为空，则返回null。 public T peek(); //获得栈顶元素，如为空，则返回null. public boolean empty(); //如为空返回true public int size(); //返回栈中元素数量 } class ArrayListGeneralStack implements GeneralStack{ //创建一个实现GeneralStack接口的类 ArrayList list=new ArrayList(); @Override //重写toString方法 public String toString() { return list.toString(); } @Override //重写压栈方法 public Object push(Object item) { if (list.add(item)){ return item; }else { return false; } } @Override //重写出栈方法 public Object pop() { if (list.size()==0){ //判断栈为空时，返回null return null; } return list.remove(list.size()-1); } @Override //重写获取栈顶元素的函数 public Object peek() { return list.get(list.size()-1); } @Override public boolean empty() { //栈为空时，直接返回boolean值 if (list.size()==0){ return true; }else { return false; } } @Override //重写得到栈中元素个数的函数 public int size() { return list.size(); } } class Car{ //定义一个Car类 private int id; //两个私有属性 private String name; @Override public String toString() { return "Car [" + "id=" + id + ", name=" + name + ']'; } public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Car(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; } } public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner sc=new Scanner(System.in); while (true){ String s=sc.nextLine(); //输入选项，有quit, Integer, Double, Car 4个选项。 if (s.equals("Double")){ //输入Double ，打印Double Test。 System.out.println("Double Test"); int count=sc.nextInt(); int pop_time=sc.nextInt(); ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack();//建立可以存放Double类型的ArrayListGeneralStack。 for (int i=0;i<count;i++){ //入栈次数 System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(sc.nextDouble())); } for (int i=0;i<pop_time;i++){ //出栈次数 System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop()); } System.out.println(arrayListGeneralStack.toString()); //打印栈的toString方法 double sum=0; int size=arrayListGeneralStack.size(); for (int i=0;i<size;i++){ sum+=(double)arrayListGeneralStack.pop(); //最后将栈中剩余元素出栈并累加输出。 } System.out.println("sum="+sum); System.out.println("interface GeneralStack"); }else if (s.equals("Integer")){ //输入Integer，打印Integer Test。 System.out.println("Integer Test"); int count=sc.nextInt(); int pop_time=sc.nextInt(); ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack();//建立可以存放Integer类型的ArrayListGeneralStack。 for (int i=0;i<count;i++){ //入栈次数 System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(sc.nextInt())); } for (int i=0;i<pop_time;i++){ //出栈次数 System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop()); } System.out.println(arrayListGeneralStack.toString()); //打印栈的toString方法。 int sum=0; int size=arrayListGeneralStack.size(); for (int i=0;i<size;i++){ sum+=(int)arrayListGeneralStack.pop(); //最后将栈中剩余元素出栈并累加输出。 } System.out.println("sum="+sum); System.out.println("interface GeneralStack"); }else if (s.equals("Car")){ //输入Car，打印Car Test。 System.out.println("Car Test"); int count=sc.nextInt(); int pop_time=sc.nextInt(); ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack(); //创建可以存放Car类型的ArrayListGeneralStack。 for (int i=0;i<count;i++){ //入栈次数 int id=sc.nextInt(); String name=sc.next(); Car car = new Car(id,name); System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(car)); } for (int i=0;i<pop_time;i++){ //出栈次数 System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop()); } System.out.println(arrayListGeneralStack.toString()); //定义toString方法 if (arrayListGeneralStack.size()>0){ //栈不为空 int size=arrayListGeneralStack.size(); for (int i=0;i<size;i++){ Car car=(Car) arrayListGeneralStack.pop();//将栈中元素出栈，并将其name依次输出。 System.out.println(car.getName()); } } System.out.println("interface GeneralStack"); }else if (s.equals("quit")){ //如果输入quit，程序直接退出。 break; } } } }
运行截图如下：
实验总结：
1）：这周我们学习了第八章泛型程序设计中的相关知识点，定义了简单的泛型类，通过上课时老师的讲解和课下学长的讲解，对不会的知识点有了进一步的掌握，对Java这门学科有了更深入的了解。
2）：这周的实验有对上周实验的反思，我发现了很多不足。首先接手问题之后的思路不清晰，其次代码编写不够，这周泛型设计的学习，了解到泛型类具备可重用性、类型安全和效率等性质，是程序性能得到提升。课下我还需继续努力。