Java泛型詳解，簡單易懂只需5分鐘

我們知道，使用變數之前要定義，定義一個變數時必須要指明它的資料類型，什麼樣的資料類型賦給什麼樣的值。

假如我們現在要定義一個類來表示坐標，要求坐標的數據類型可以是整數、小數和字符串，例如：

x = 10、y = 10

x = 12.88、y = 129.65

x = "東京180度"、y = "北緯210度"

針對不同的資料類型，除了借助方法重載，還可以藉助自動裝箱和向上轉型。我們知道，基本資料型別可以自動裝箱，被轉換成對應的包裝類別；Object 是所有類別的祖先類，任何一個類別的實例都可以向上轉型為Object 類型，例如：

int --> Integer - -> Object

double -->Double --> Object

String --> Object

這樣，只需要定義一個方法，就可以接收所有類型的資料。請看下面的程式碼：

public class Demo {
    public static void main(String[] args){
        Point p = new Point();

        p.setX(10);  // int -> Integer -> Object
        p.setY(20);
        int x = (Integer)p.getX();  // 必须向下转型
        int y = (Integer)p.getY();
        System.out.println("This point is：" + x + ", " + y);
       
        p.setX(25.4);  // double -> Integer -> Object
        p.setY("东京180度");
        double m = (Double)p.getX();  // 必须向下转型
        double n = (Double)p.getY();  // 运行期间抛出异常
        System.out.println("This point is：" + m + ", " + n);
    }
}

class Point{
    Object x = 0;
    Object y = 0;

    public Object getX() {
        return x;
    }
    public void setX(Object x) {
        this.x = x;
    }
    public Object getY() {
        return y;
    }
    public void setY(Object y) {
        this.y = y;
    }
}

上面的程式碼中，產生座標時不會有任何問題，但是取出座標時，要向下轉型，我們講到，向下轉型存在著風險，而且編譯期間不容易發現，只有在運行期間才會拋出異常，所以要盡量避免使用向下轉型。執行上面的程式碼，第12行會拋出 java.lang.ClassCastException 例外。

那麼，有沒有更好的辦法，既可以不使用重載（有重複程式碼），又能把風險降到最低呢？

有，可以使用泛型類別(Java Class)，它可以接受任意類型的資料。所謂“泛型”，就是“寬泛的資料型別”，任意的資料型別。

更改上面的程式碼，使用泛型類別：

public class Demo {
    public static void main(String[] args){
        // 实例化泛型类
        Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
        p1.setX(10);
        p1.setY(20);
        int x = p1.getX();
        int y = p1.getY();
        System.out.println("This point is：" + x + ", " + y);
       
        Point<Double, String> p2 = new Point<Double, String>();
        p2.setX(25.4);
        p2.setY("东京180度");
        double m = p2.getX();
        String n = p2.getY();
        System.out.println("This point is：" + m + ", " + n);
    }
}

// 定义泛型类
class Point<T1, T2>{
    T1 x;
    T2 y;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
}

運行結果：
This point is：10, 20
This point is：25.4, 東京180度

與普通類別的定義相比，上面的程式碼在類別名稱後面多出了，T1, T2 是自訂的標識符，也是參數，用來傳遞資料的類型，而不是資料的值，我們稱之為類型參數。在泛型中，不但資料的值可以透過參數傳遞，資料的類型也可以透過參數傳遞。 T1, T2 只是資料型別的佔位符，運行時會被替換為真正的資料型別。

傳值參數（我們通常所說的參數）由小括號包圍，如 (int x, double y)，類型參數（泛型參數）由尖括號包圍，多個參數由逗號分隔，如或。

類型參數需要在類別名稱後面給出。一旦給出了類型參數，就可以在類別中使用了。類型參數必須是合法的標識符，習慣上使用單一大寫字母，通常情況下，K 表示鍵，V 表示值，E 表示異常或錯誤，T 表示一般意義上的資料類型。

泛型類別在實例化時必須指出特定的類型，也就是向類型參數傳值，格式為：
    className variable = new className();
也可以省略等號右邊的資料類型，但是會產生警告，即：
    className variable = new className();

因為在使用泛型類別時指明了資料類型，賦給其他類型的值會拋出異常，既不需要向下轉型，也沒有潛在的風險，比本文一開始介紹的自動裝箱和向上轉型要更加實用。

注意：

泛型是 Java 1.5 的新增特性，它以C++模板為參照，本質是參數化類型(Parameterized Type)的應用。

型別參數只能用來表示引用型，不能用來表示基本型，如  int、double、char 等。但是傳遞基本類型不會報錯，因為它們會自動裝箱成對應的包裝類別。

泛型方法

除了定義泛型類，還可以定義泛型方法，例如，定義一個打印坐標的泛型方法：

public class Demo {
public static void main(String[] args){
// 实例化泛型类
Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
p1.setX(10);
p1.setY(20);
p1.printPoint(p1.getX(), p1.getY());

Point<Double, String> p2 = new Point<Double, String>();
p2.setX(25.4);
p2.setY("东京180度");
p2.printPoint(p2.getX(), p2.getY());
}
}

// 定义泛型类
class Point<T1, T2>{
T1 x;
T2 y;
public T1 getX() {
return x;
}
public void setX(T1 x) {
this.x = x;
}
public T2 getY() {
return y;
}
public void setY(T2 y) {
this.y = y;
}

// 定义泛型方法
public <T1, T2> void printPoint(T1 x, T2 y){
T1 m = x;
T2 n = y;
System.out.println("This point is：" + m + ", " + n);
}
}

運行結果：
This point is：10, 20
This 運行結果：
This point is：10, 20
This point is： 25.4, 東京180度

上面的程式碼中定義了一個泛型方法printPoint()，既有普通參數，也有型別參數，型別參數需要放在修飾符後面、回傳值型別前面。一旦定義了類型參數，就可以在參數清單、方法體和傳回值類型中使用了。

與使用泛型類別不同，使用泛型方法時不必指明參數類型，編譯器會根據傳遞的參數自動找出特定的類型。泛型方法除了定義不同，呼叫就像普通方法一樣。 

🎜注意：泛型方法與泛型類別沒有必然的聯繫，泛型方法有自己的型別參數，在普通類別中也可以定義泛型方法。泛型方法 printPoint() 中的型別參數 T1, T2 與泛型類別 Point 中的 T1, T2 沒有必然的聯繫，也可以使用其他的識別碼來取代：🎜

public static <V1, V2> void printPoint(V1 x, V2 y){
V1 m = x;
V2 n = y;
System.out.println("This point is：" + m + ", " + n);
}

泛型接口

在Java中也可以定义泛型接口，这里不再赘述，仅仅给出示例代码：

public class Demo {
public static void main(String arsg[]) {
Info<String> obj = new InfoImp<String>("www.weixueyuan.net");
System.out.println("Length Of String: " + obj.getVar().length());
}
}

//定义泛型接口
interface Info<T> {
public T getVar();
}

//实现接口
class InfoImp<T> implements Info<T> {
private T var;

// 定义泛型构造方法
public InfoImp(T var) {
this.setVar(var);
}

public void setVar(T var) {
this.var = var;
}

public T getVar() {
return this.var;
}
}

运行结果：
Length Of String: 18

类型擦除

如果在使用泛型时没有指明数据类型，那么就会擦除泛型类型，请看下面的代码：

public class Demo {
public static void main(String[] args){
Point p = new Point();  // 类型擦除
p.setX(10);
p.setY(20.8);
int x = (Integer)p.getX();  // 向下转型
double y = (Double)p.getY();
System.out.println("This point is：" + x + ", " + y);
}
}

class Point<T1, T2>{
T1 x;
T2 y;
public T1 getX() {
return x;
}
public void setX(T1 x) {
this.x = x;
}
public T2 getY() {
return y;
}
public void setY(T2 y) {
this.y = y;
}
}

运行结果：
This point is：10, 20.8

因为在使用泛型时没有指明数据类型，为了不出现错误，编译器会将所有数据向上转型为 Object，所以在取出坐标使用时要向下转型，这与本文一开始不使用泛型没什么两样。

限制泛型的可用类型

在上面的代码中，类型参数可以接受任意的数据类型，只要它是被定义过的。但是，很多时候我们只需要一部分数据类型就够了，用户传递其他数据类型可能会引起错误。例如，编写一个泛型函数用于返回不同类型数组（Integer 数组、Double 数组、Character 数组等）中的最大值：

public <T> T getMax(T array[]){
T max = null;
for(T element : array){
max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
}
return max;
}

上面的代码会报错，doubleValue() 是 Number 类的方法，不是所有的类都有该方法，所以我们要限制类型参数 T，让它只能接受 Number 及其子类（Integer、Double、Character 等）。

通过 extends 关键字可以限制泛型的类型，改进上面的代码：

public <T extends Number> T getMax(T array[]){
T max = null;
for(T element : array){
max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
}
return max;
}

ae70bf429ee8ba84ce42dadb64335cd7 表示 T 只接受 Number 及其子类，传入其他类型的数据会报错。这里的限定使用关键字 extends，后面可以是类也可以是接口。但这里的 extends 已经不是继承的含义了，应该理解为 T 是继承自 Number 类的类型，或者 T 是实现了 XX 接口的类型。

更多Java泛型详解相关文章请关注PHP中文网！