JAVA泛型、泛型通配符、综合练习

作用：

是 jdk5 中引入的特性，可以在编译阶段 约束 操作的数据类型，并进行检查。

格式：

<数据类型>
注意泛型只能支持引用数据类型，基本数据类型可转成对应的包装类。

问题：

在没有泛型的时候，集合如何存储数据？
结论：如果我们没有给集合类型，默认数据为 Object 类型。
即可以添加任意类型的数据
如图：
image.png
image.png
等等；

弊端 1：

我们在获取集合内的数据时，无法使用它里面的特有方法。
如，以下情况：
其实这是构成了一种多态结构，而在讲解多态调用成员的特点中说过
调用成员方法，编译看左边，运行看右边
image.png
需要将 Object 强转成 String 才可以调用。
image.png

此时推出了泛型，
可以再添加数据时把类型进行统一。
而且我们在获取数据的时候，也省的强转了，非常方便。
如图：
image.png
好处
总的来说泛型的好处：

  • 统一数据类型。
  • 把运行时期的问题提前到了编译期间，避免了强制类型转换可能出现的异常，因为在编译阶段类型就能确定下来
  • 扩展：
    • 泛型擦除（Type Erasure）是Java中实现泛型的一种方式，泛型类型信息在编译时会被擦除，使得在运行时无法获取泛型的具体类型信息。这可能会导致一些限制和需要额外注意的地方，比如无法直接创建泛型类型的实例。
      • 例如：image.png

泛型细节：

  • 泛型中不能写基本数据类型
  • 指定泛型的具体类型后，传递数据时，可以传入该类类型或者其子类类型
  • 如果不写泛型，类型默认是Object

泛型的应用：

泛型类：在类名后用

使用场景：当一个类中，某个变量的数据类型不确定时，就可以定义带有泛型的类

格式：
image.png
这里的 E 是用来记录数据类型的，可以写成：T、E、K、V 等等
为了方便理解，在编写泛型类时，可以把自己想想成一个大佬，你需要考虑到使用这个类的人 是如何 使用这个类的。
image.png

现在我们就来实际体会下：

/*
泛型类
 */
public class MYArrayList <E> {

    //ArrayList底层是一个Object数组
    Object[]obj=new Object[10];
    //集合长度
    int size;

    //add方法,其中E表示不确定的类型，e变量名
    public boolean add(E e){
        obj[size]=e;//size既表示长度，又表示下一元素存入位置
        size++;//添加后长度++
        return true;
    }

    //在底层是Object类型，在获取时强转为测试类中泛型指定的类型
    public E get(int index){
        return  (E) obj[index];
    }


    @Override
    public String toString(){
        return Arrays.toString(obj);
    }
}

测试类

public static void main(String[] args) {

    //创建对象，指定类型String
    MYArrayList<String> list = new MYArrayList<>();

    list.add("aaa");
    list.add("bbb");
    list.add("ccc");

    System.out.println(list.get(0));
    System.out.println(list);
    //-----------------------，
    //创建对象，指定类型Integer
    MYArrayList<Integer> list1 = new MYArrayList<>();
    list1.add(123);
    list1.add(123);
    list1.add(123);
    System.out.println(list1.get(0));
    System.out.println(list1);


}

控制台：
aaa
[aaa, bbb, ccc, null, null, null, null, null, null, null]
123
[123, 123, 123, null, null, null, null, null, null, null]

泛型方法：修饰符后声明泛型

应用场景：方法形参类型不确定时，有两种情况

  1. 使用类名候命定义的泛型----所有方法都能用
  2. 在方法的修饰符后声明自己的泛型------只有本方法能用

格式：public static
image.png

用一个例子来理解：
//在工具类 ListUtil 类中定义一个静态方法addAll，用来添加多个集合元素。

//工具类
public class ListUtil {
    //私有化构造方法，不让外界创造对象
    private ListUtil() {
    }

//类中定义一个静态方法add A11，用来添加多个集合的元素。
//    参数一：集合
//    参数二：要添加的元素

    public static <E>void addAll1(ArrayList<E> list,E e1,E e2,E e3){
        list.add(e1);
        list.add(e2);
        list.add(e3);
    }
    
/* public static <E>void addAll2(ArrayList<E> list,E...e){
    for (E element:e){
    list.add(element);
}   */

    }

注释部分： E…e 表示可变参数，用 E[] 来存储，只能通过遍历来获取元素，后面再说

测试类：

//创建集合对象，规定泛型为String
ArrayList<String>list1=new ArrayList<>();

ListUtil.addAll1(list1,"a","b","c");
System.out.println(list1);

//创建集合对象，规定泛型String
ArrayList<Integer>list2=new ArrayList<>();

ListUtil.addAll1(list2,1,2,3);
System.out.println(list2);

若没限定，默认 Object 型

泛型接口：在接口名后用

格式：
image.png

重点：如何使用来个带泛型的接口？

  1. 在实现接口的类中给出具体类型

  2. 在实现类中延续泛型，创建实现类的对象时再确定类型

  3. 在实现接口的类中给出具体类型：

这是一个泛型接口
image.png
现在我们创建一个类来实现接口，并直接给出具体类型
image.png
此时实现类中的 add 方法形参直接确定类型为 String
image.png
所以在测试类中创建实现类的对象后 只能添加 String类型
image.png

  1. 在实现类中延续泛型，创建实现类的对象时再确定类型

现在我们创建一个类来实现 List 接口，但延续泛型
image.png
此时实现类中的 add 方法形参仍是泛型
image.png
创建实现类的对象并确定类型
image.png

泛型的通配符：

严格的泛型类型系统使用起来并不那么令人愉快，
“解决方案”：通配符类型。

  • <?>表示 和 一样也表示不确定的类型，但是？不需要提前定义，而 E 需要提前定义

image.png
image.png
image.png

  • ？extends E：表示可以传递E或者E所有的子类类型
  • ？super E:表示可以传递E或者E所有的父类类型

如果类型不确定，但是能知道以后只能传递某个继承体系中的，就可以泛型的通配符，关键点：可以限定类型的范围。

泛型的继承问题

  • 泛型不具备继承性，但是数据具备继承性

1. 如：
方法 KeepPet3， 形参为 Animal 的集合：image.png
传递一个同是 Animal 类型的集合，传递没问题，
image.png
image.png
这时若换成传递子类 Cat 的集合，会报错
image.png
image.png
所以说泛型不具备继承性

2.但是数据具备继承性image.png

综合练习：

Snipaste_2024-01-25_15-27-20.png

Animal：

public abstract class Animal {
    private String name;
    private int age;

   //构造方法+set+get


    //定义一个抽象方法
    public abstract void eat();

Cat：

public abstract  class Cat extends Animal{

//    调用构造方法
    public Cat(){};
    public  Cat (String name,int age){
        super(name,age);
    }
}

Dog：

public abstract class Dog extends Animal{

    //调用构造方法
    public  Dog(){}
    public Dog(String name, int age){
        super (name ,age);
    }

}

哈士奇：

public class Huskies extends Dog {
    //调用构造
    public Huskies(){};
    public Huskies(String name,int age){
        super(name,age);
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("一只叫做"+getName()+"的,"+getAge()+"岁的哈士奇，正在吃骨头，边吃边拆家");
    }
}

泰迪：

public class Teddy extends Dog{

    //调用构造方法
    public  Teddy(){}
    public Teddy(String name, int age){
        super (name ,age);
    }

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("一只叫做"+getName()+"的,"+getAge()+"岁的泰迪,正在吃骨头,边吃边蹭");
    }
}

波斯猫：

public class PersianCat  extends Cat{
    调用构造方法
public PersianCat(){};
public PersianCat(String name,int age){
super(name,age);
}

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("一只叫做"+getName()+"的,"+getAge()+"岁的波斯猫，正在吃小饼干");
    }


}

狸花猫：

public class TanukiCat extends Cat{

    //调用构造
    public TanukiCat(){};
    public TanukiCat(String name,int age){
        super(name,age);
    }
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("一只叫做"+getName()+"的,"+getAge()+"岁的狸花猫，正在吃鱼");
    }
}

Test：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //动物
        ArrayList<Animal> list1 = new ArrayList<>();

        //猫
        ArrayList<Cat> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add(new PersianCat("小花", 3));
        list2.add(new TanukiCat("小喵", 2));
        //狗
        ArrayList<Dog> list3 = new ArrayList<>();
        list3.add(new Teddy("小黑", 2));
        list3.add(new Huskies("小汪", 3));


        KeepPet1(list2);//猫
        KeepPet2(list3);//狗
        KeepPet3(list1);//动物
    }

    //要求1该方法能养所有品种的猫，但是不能养狗
    public static void KeepPet1(ArrayList<? extends Cat> list) {
        list.forEach(cat -> cat.eat());
    }


    //要求2：该方法能养所有品种的狗，但是不能养猫
    public static void KeepPet2(ArrayList<? extends Dog> list) {
        Iterator it=list.listIterator();
        while(it.hasNext()){
            Dog dog=(Dog)it.next();
            dog.eat();
        }
    }
    //要求3：该方法能养所有的动物，但是不能传递其他类型
    public static void KeepPet3(ArrayList<Animal> list) {
        for (Animal a : list) {
            a.eat();
        }
    }
}

控制台:
一只叫做小花的,3岁的波斯猫，正在吃小饼干
一只叫做小喵的,2岁的狸花猫，正在吃鱼
一只叫做小黑的,2岁的泰迪,正在吃骨头,边吃边蹭
一只叫做小汪的,3岁的哈士奇，正在吃骨头，边吃边拆家

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