第12章、泛型与File

目录

1. 一、为什么要有泛型
2. 二、在集合中使用泛型 (需掌握)
3. 三、自定义范型结构
4. 四、泛型在继承上的体现
5. 五、通配符的使用
6. 六、泛型应用举例

一、为什么要有泛型

JDK5前，例如ArrayList中可装入任何类型的对象，后出现泛型，使用泛型的ArrayList只能装入该泛型类型的对象。

集合容器类在设计阶段/声明阶段不能确定这个容器到底实际存的是什么类型的对象，所以在JDK1.5之前只能把元素类型设计为Object，JDK1.5之后使用泛型来解决。因为这个时候除了元素的类型不确定，其他的部分是确定的，例如关于这个元素如何保存，如何管理等是确定的，因此此时把元素的类型设计成一个参数，这个类型参数叫做泛型。Collection，List，ArrayList这个就是类型参数，即泛型。

1. 解决元素存储的安全性问题，好比商品、药品标签，不会弄错。
2. 解决获取数据元素时，需要类型强制转换的问题，好比不用每回拿商品、药品都要辨别。

(一)、泛型的概念

• 所谓泛型，就是允许在定义类、接口时通过一个标识表示类中某个属性的类型或者是某个方法的返回值及参数类型。这个类型参数将在使用时（例如，继承或实现这个接口，用这个类型声明变量、创建对象时）确定（即传入实际的类型参数，也称为类型实参）。
• 从JDK1.5以后，Java引入了“参数化类型（Parameterized type）”的概念，允许我们在创建集合时再指定集合元素的类型，正如：List，这表明该List只能保存字符串类型的对象。
• JDK1.5改写了集合框架中的全部接口和类，为这些接口、类增加了泛型支持，从而可以在声明集合变量、创建集合对象时传入类型实参。

Java泛型可以保证如果程序在编译时没有发出警告，运行时就不会产生ClassCastException异常。同时，代码更加简洁、健壮。

二、在集合中使用泛型(需掌握)

1. 集合或接口类在JDK5时都修改为带泛型的结构

2. 在实例化集合类时，可指明具体的泛型结构

3. 指明完以后，在集合类或接口中凡是定义类或接口时，内部结构（如 方法、构造器、属性等）使用到类的泛型的位置都会替换为实例化时指定的泛型类型

   如在ArrayList定义中国的add(E e)在实例化并指定泛型类型（例如Integer）后，通过对象调用add方法时将是add(Integer e)

4. 注意点：泛型类型必须是一个类，不能是基本数据类型。需要用到基本数据类型处使用包装类

5. 如果类实例化时未指明泛型类型，则泛型的默认类型为java.lang.Object类型

6. JDK7新特性：类型推断

   // 常规写法：
   Map<String, Integer> map = new Map<String, Integer>();
   // JDK7新特性：类型推断
   Map<String, Integer> map = new Map<>();

三、自定义范型结构

泛型类、泛型接口、泛型方法

(一)、泛型的声明

interface List<T> 和 class GenTest<K,V> 

其中，T,K,V不代表值，而是表示类型。这里使用任意字母都可以。常用T表示，是Type的缩写。

(二)、泛型类

子类在继承带泛型的父类时，指明泛型类型为一个具体的类，则实例化子类对象时，不再需要指明泛型类型，此时子类只是一个普通的类，不是泛型类；相反的，若子类在继承带泛型的父类时，未指明父类的泛型类型，只是以一个E或T或其他符号代表，则子类也需要添加符号，此时的子类是一个泛型类

public class GenericTest<T> {
    private String gName;
    private int gId;
    private T gType;

    public GenericTest() {
    }

    public GenericTest(String gName, int gId, T gType) {
        this.gName = gName;
        this.gId = gId;
        this.gType = gType;
    }

    public String getgName() {
        return gName;
    }

    public void setgName(String gName) {
        this.gName = gName;
    }

    public int getgId() {
        return gId;
    }

    public void setgId(int gId) {
        this.gId = gId;
    }

    public T getgType() {
        return gType;
    }

    public void setgType(T gType) {
        this.gType = gType;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "GenericTest{" +
                "gName='" + gName + '\'' +
                ", gId=" + gId +
                ", gType=" + gType +
                '}';
    }
}

class SubGenericTest extends GenericTest<String>{

}

class SubGenericTest1<T, E> extends GenericTest<T>{
    private T subTypeT;
    private E subTypeE;
}

1. 泛型类可能有多个参数，此时应将多个参数一起放在尖括号内。比如：<E1,E2,E3>

2. 泛型类的构造器如下：public GenericClass(){}。 而下面是错误的：public GenericClass(){}

3. 实例化后，操作原来泛型位置的结构必须与指定的泛型类型一致。

4. 泛型不同的引用不能相互赋值。

   尽管在编译时ArrayList和ArrayList是两种类型，但是，在运行时只有一个ArrayList被加载到JVM中。

5. 泛型如果不指定，将被擦除，泛型对应的类型均按照Object处理，但不等价于Object。经验：泛型要使用一路都用。要不用，一路都不要用。

6. 如果泛型结构是一个接口或抽象类，则不可创建泛型类的对象。

7. jdk1.7，泛型的简化操作(类型推断)：ArrayListflist = new ArrayList<>();

8. 泛型的指定中不能使用基本数据类型，可以使用包装类替换。

9. 在类/接口上声明的泛型，在本类或本接口中即代表某种类型，可以作为非静态属性的类型、非静态方法的参数类型、非静态方法的返回值类型。但在静态方法中不能使用类的泛型。

10. 异常类不能是泛型的，类声明中泛型也不能当作异常类

11. 不能使用new E[]。但是可以：E[] elements = (E[])new Object[capacity]; 参考：ArrayList源码中声明：Object[] elementData，而非泛型参数类型数组。

12. 父类有泛型，子类可以选择保留泛型也可以选择指定泛型类型：

    • 子类不保留父类的泛型：按需实现
      • 没有类型 擦除
      • 具体类型
    • 子类保留父类的泛型：泛型子类
      • 全部保留
      • 部分保留

    class Father<T1, T2> {
    }
    // 子类不保留父类的泛型
    // 1)没有类型 擦除
    class Son1 extends Father {// 等价于class Son extends Father<Object,Object>{ }
    // 2)具体类型
    class Son2 extends Father<Integer, String> {
    }
    // 子类保留父类的泛型: 实例化子类对象时 要同时指定父类中的泛型类型，因此子类声明中的泛型列表中需保留继承时父类未指定的泛型类型符号
    // 1)全部保留
    class Son3<T1, T2> extends Father<T1, T2> {
    }
    // 2)部分保留
    class Son4<T2> extends Father<Integer, T2> {
    }
        
        
    class Father<T1, T2> {
    }
    // 子类不保留父类的泛型
    // 1)没有类型 擦除
    class Son<A, B> extends Father{//等价于class Son extends Father<Object,Object>{ }
    // 2)具体类型
    class Son2<A, B> extends Father<Integer, String> {
    }
    // 子类保留父类的泛型: 实例化子类对象时 要同时指定父类中的泛型类型，因此子类声明中的泛型列表中需保留继承时父类未指定的泛型类型符号
    // 1)全部保留
    class Son3<T1, T2, A, B> extends Father<T1, T2> {
    }
    // 2)部分保留
    class Son4<T2, A, B> extends Father<Integer, T2> {
    }

(三)、泛型方法

• 泛型方法：在方法中出现了范型的结构，泛型类型与所在类的泛型参数无关系。
• 泛型方法在调用时指明泛型参数的类型
• 泛型方法可声明为静态，原因：泛型方法的泛型参数是(可)在调用方法时确定的，并非在实例化对象时确定；而使用所在类泛型参数的静态方法是在实例化对象前就要加载到内存中，而由于加载类时无法确定类型故不可在静态方法中使用类的泛型类型参数

• 方法，也可以被泛型化，不管此时定义在其中的类是不是泛型类。在泛型方法中可以定义泛型参数，此时，参数的类型就是传入数据的类型。

• 泛型方法的格式：

  [访问权限] <泛型> 返回类型 方法名([泛型标识 参数名称]) 抛出的异常

  参数列表可以是空的，即在参数列表中不必指明泛型类型等

• 泛型方法声明泛型时也可以指定上限(在12.5中讲)

(五)、泛型使用场景举例

DAO：Data(base) Access Object，操作数据库时需要提供Java类即DAO，用来定义操作数据库的通用操作，如定义添加一条记录、删除一条记录、修改一条记录、查询一条记录、查询多条记录

数据库中的一张表对应Java中的一个类，，由于数据库中存在多个表，因此可在DAO类定义时使用泛型指定那张表

// 表的共性操作的DAO
public class DAO<T> {

    // 添加一条记录

    // 删除一条记录

    // 修改一条记录

    // 查询一条记录

    // 查询多条记录
}

// 操作某一个表(Customer表)的DAO
class CustomerDAO extends DAO<Customer>{

}

四、泛型在继承上的体现

虽然类A是类B的父类，但是G<A>和G<B>不具有子父类关系，因此两个类的对象不能实现赋值操作。但B<G>实例化的对象能够赋值给A<G>引用

如果B是A的一个子类型（子类或者子接口），而G是具有泛型声明的类或接口，G<B>并不是G<A>的子类型！ 比如：String是Object的子类，但是List<String>并不是List<Object>的子类，因此List<String>类型对象不能赋值给List<Object>引用。若能够实现赋值，则违反了泛型设置的初衷（指定List中只能添加一种类型对象，不能随意添加多种类型对象）

@Test
public void test(){
    List<Object> list1 = new ArrayList<>();
    List<String> list2 = new ArrayList<>();

    // List<Object> 和 List<String>不具备子父类关系，编译报错
    // list1 = list2;

    // 但和List的父接口Collection是具备子父类关系的
    list1.add(123);
    list1.add("AA");
    list1.add(new Date());
    show(list1);

    list2.add("AA");
    list2.add("CC");
    list2.add(new Date().toString());
    show(list2);
}

public void show(Collection c){
    Iterator iterator = c.iterator();
    while (iterator.hasNext()){
        System.out.println(iterator.next());
    }
}

五、通配符的使用

(一)、通配符(?)使用

由于G<A>和G<B>不具有子父类关系，因此在使用泛型时具有不便性（方法中使用不同泛型的同类对象作为参数时，需要根据不同的泛型写多个方法名不同的方法，无法充分复用代码），因此出现通配符(?)用以充分复用代码。

泛型，作为JDK5时代引入的”语法糖“，在编译的时候是会被抹除的，换言之，specialSort(List<Dog>)和specialSort(List<Apple>)在编译时都会变成specialSort(List)，因此不符合重载的原则（变量名相同、参数类型或数量不同）。

G<A>和G<B>不具有子父类关系，二者共同的父类是G<?>

@Test
    public void test(){
        List<Object> list1 = new ArrayList<>();
        List<String> list2 = new ArrayList<>();

        // List<Object> 和 List<String>不具备子父类关系，编译报错
        // list1 = list2;

        // 但和List的父接口Collection是具备子父类关系的
        list1.add(123);
        list1.add("AA");
        list1.add(new Date());
        show(list1);

        list2.add("AA");
        list2.add("CC");
        list2.add(new Date().toString());
        show(list2);
    }
	
	// 利用多态性
    public void show(Collection c){
        Iterator iterator = c.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
	
	// 利用通配符
    public void show(List<?> list){
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

(二)、使用通配符后的数据写入和读取要求

1. List添加元素：对于List<?>不能向其内部添加数据，而只可以添加null
2. List读取数据：对于List<?>允许读取数据，读取的数据返回类型为Object

(三)、有限制条件的通配符使用

? extends A: G<? extends A>可作为G<A>和G<C>的父类，其中A是C的父类
? super A：  G<? super A>可作为G<A>和G<B>的父类，其中B是A的父类

@Test
public void test2(){
    List<? extends Person> list1 = null;
    List<? super Person> list2 = null;

    List<Student> list3 = null;
    List<Person> list4 = null;
    List<Object> list5 = null;

    list1 = list3;
    list1 = list4;
    //      list1 = list5; // 报错

    //      list2 = list3; // 报错
    list2 = list4;
    list2 = list5;
}

六、泛型应用举例

(一)、泛型嵌套

public static void main(String[] args) {
    HashMap<String, ArrayList<Citizen>> map = new HashMap<String, ArrayList<Citizen>>(); 
    ArrayList<Citizen> list = new ArrayList<Citizen>();
    list.add(new Citizen("刘恺威"));
    list.add(new Citizen("杨幂"));
    list.add(new Citizen("小糯米"));
    map.put("刘恺威", list);
    Set<Entry<String, ArrayList<Citizen>>> entrySet = map.entrySet();
    Iterator<Entry<String, ArrayList<Citizen>>> iterator = entrySet.iterator(); 
    while (iterator.hasNext()) {
        Entry<String, ArrayList<Citizen>> entry = iterator.next(); 
        String key = entry.getKey();
        ArrayList<Citizen> value = entry.getValue();
        System.out.println("户主：" + key);
        System.out.println("家庭成员：" + value);
    }
}

(二)、实验2 自定义泛型类的使用

• 定义个泛型类 DAO，在其中定义一个 Map 成员变量，Map 的键为 String 类型，值为 T 类型。
  • 分别创建以下方法：
    • public void save(String id,T entity)： 保存 T 类型的对象到 Map 成员变量中
    • public T get(String id)：从 map 中获取 id 对应的对象
    • public void update(String id,T entity)：替换 map 中key 为id 的内容,改为 entity 对象
    • public Listlist()：返回 map 中存放的所有 T 对象
    • public void delete(String id)：删除指定 id 对象
• 定义一个 User 类： 该类包含：private 成员变量（int 类型） id，age；（String 类型）name。
• 定义一个测试类： 创建 DAO 类的对象， 分别调用其 save、get、update、list、delete 方法来操作 User 对象， 使用 Junit 单元测试类进行测试。

DAO.java

public class DAO<T> {
    private Map<String, T> map;

    public DAO() {
        map = new HashMap<String, T>();
    }

    public DAO(Map<String, T> map) {
        this.map = map;
    }

    // 添加一条记录
    public void save(String id, T entity){
        map.put(id, entity);
    }
    // 删除一条记录
    public void delete(String id){
        map.remove(id);
    }

    // 修改一条记录
    public void update(String id, T entity){
        if(map.containsKey(id)) {
            map.put(id, entity);
        }
    }
    // 查询一条记录
    public T get(String id){
        T t = map.get(id);
        return t;
    }
    // 查询多条记录
    public List<T> list(){
        // 错误写法：map.values()返回的就是一个Collection，并不一定是一个List，
        // 不能直接强制类型转换
//        List<T> values = (List<T>)map.values();
//        return values;
//        return (List<T>) (map.values());

        // 正确写法：
        ArrayList<T> list = new ArrayList<>();
        for (T value : map.values()) {
            list.add(value);
        }
        return list;

    }


    @Override
    public String toString() {
        return "DAO{" +
                "map=" + map +
                '}';
    }
}

UserDAO.java

public class UserDAO {
    private int id, age;
    private String name;

    public UserDAO() {
    }

    public UserDAO(int id, int age, String name) {
        this.id = id;
        this.age = age;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "UserDAO{" +
                "id=" + id +
                ", age=" + age +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        UserDAO userDAO = (UserDAO) o;

        if (id != userDAO.id) return false;
        if (age != userDAO.age) return false;
        return name != null ? name.equals(userDAO.name) : userDAO.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = id;
        result = 31 * result + age;
        result = 31 * result + (name != null ? name.hashCode() : 0);
        return result;
    }
}

DAOTest.java

public class DAOTest {
    public static void main(String[] args) {
        DAO<UserDAO> userDAO = new DAO<>();
        userDAO.save("1001", new UserDAO(1, 20, "Tom"));
        userDAO.save("1002", new UserDAO(2, 18, "Jerry"));
        userDAO.save("1003", new UserDAO(3, 25, "Jack"));
        System.out.println(userDAO);

        System.out.println("Id = 1002, Value = " + userDAO.get("1002"));
        System.out.println("Id = 1004, Value = " + userDAO.get("1004"));

        userDAO.update("1002", new UserDAO(5, 28, "Lily"));
        System.out.println(userDAO);

        List<UserDAO> list = userDAO.list();
        System.out.println(list);

        userDAO.delete("1002");
        userDAO.delete("1004");
        System.out.println(userDAO);

    }
}