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在讲解什么是泛型之前,我们先观察Java标准库提供的ArrayList,它可以看作“可变长度”的数组,因为用起来比数组更方便。
实际上ArrayList内部就是一个Object[]数组,配合存储一个当前分配的长度,就可以充当“可变数组”:
public class ArrayList { private Object[] array; private int size; public void add(Object e) {...} public void remove(int index) {...} public Object get(int index) {...} }
如果用上述ArrayList存储String类型,会有这么几个缺点:
- 需要强制转型;
- 不方便,易出错。
例如,代码必须这么写:
ArrayList list = new ArrayList(); list.add("Hello"); // 获取到Object,必须强制转型为String: String first = (String) list.get(0);
很容易出现ClassCastException,因为容易“误转型”:
list.add(new Integer(123)); // ERROR: ClassCastException: String second = (String) list.get(1);
要解决上述问题,我们可以为String单独编写一种ArrayList:
public class StringArrayList { private String[] array; private int size; public void add(String e) {...} public void remove(int index) {...} public String get(int index) {...} }
这样一来,存入的必须是String,取出的也一定是String,不需要强制转型,因为编译器会强制检查放入的类型:
StringArrayList list = new StringArrayList(); list.add("Hello"); String first = list.get(0); // 编译错误: 不允许放入非String类型: list.add(new Integer(123));
问题暂时解决。
然而,新的问题是,如果要存储Integer,还需要为Integer单独编写一种ArrayList:
public class IntegerArrayList { private Integer[] array; private int size; public void add(Integer e) {...} public void remove(int index) {...} public Integer get(int index) {...} }
实际上,还需要为其他所有class单独编写一种ArrayList:
- LongArrayList
- DoubleArrayList
- PersonArrayList
- ...
这是不可能的,JDK的class就有上千个,而且它还不知道其他人编写的class。
原因:为了解决强制类型转化带来的不方便和容易出错,必须把像ArrayList这样的变成一种模板。
为了解决新的问题,我们必须把ArrayList变成一种模板:ArrayList<T>,代码如下:
public class ArrayList<T> { private T[] array; private int size; public void add(T e) {...} public void remove(int index) {...} public T get(int index) {...} }
T可以是任何class。这样一来,我们就实现了:编写一次模版,可以创建任意类型的ArrayList:
// 创建可以存储String的ArrayList: ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>(); // 创建可以存储Float的ArrayList: ArrayList<Float> floatList = new ArrayList<Float>(); // 创建可以存储Person的ArrayList: ArrayList<Person> personList = new ArrayList<Person>();
因此,泛型就是定义一种模板,例如ArrayList<T>,然后在代码中为用到的类创建对应的ArrayList<类型>:
ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();
由编译器针对类型作检查:
strList.add("hello"); // OK String s = strList.get(0); // OK strList.add(new Integer(123)); // compile error! Integer n = strList.get(0); // compile error!
这样一来,既实现了编写一次,万能匹配,又通过编译器保证了类型安全:这就是泛型。
向上转型
在Java标准库中的ArrayList<T>实现了List<T>接口,它可以向上转型为List<T>:
public class ArrayList<T> implements List<T> { ... } List<String> list = new ArrayList<String>();
即类型ArrayList<T>可以向上转型为List<T>。
要特别注意:不能把ArrayList<Integer>向上转型为ArrayList<Number>或List<Number>。
这是为什么呢?假设ArrayList<Integer>可以向上转型为ArrayList<Number>,观察一下代码:
// 创建ArrayList<Integer>类型: ArrayList<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>(); // 添加一个Integer: integerList.add(new Integer(123)); // “向上转型”为ArrayList<Number>: ArrayList<Number> numberList = integerList; //向上转型不兼容 // 添加一个Float,因为Float也是Number: numberList.add(new Float(12.34)); // 从ArrayList<Integer>获取索引为1的元素(即添加的Float): Integer n = integerList.get(1); // ClassCastException!(作者在这里写了出错,不过前面两行在转型的时候就应该出错了吧?)
我们把一个ArrayList<Integer>转型为ArrayList<Number>类型后,这个ArrayList<Number>就可以接受Float类型,因为Float是Number的子类。但是,ArrayList<Number>实际上和ArrayList<Integer>是同一个对象,也就是ArrayList<Integer>类型,它不可能接受Float类型, 所以在获取Integer的时候将产生ClassCastException。
实际上,编译器为了避免这种错误,根本就不允许把ArrayList<Integer>转型为ArrayList<Number>。
ArrayList<Integer>和ArrayList<Number>两者完全没有继承关系。
小结
泛型就是编写模板代码来适应任意类型;
泛型的好处是使用时不必对类型进行强制转换,它通过编译器对类型进行检查;
注意泛型的继承关系:可以把ArrayList<Integer>向上转型为List<Integer>(T不能变!),但不能把ArrayList<Integer>向上转型为ArrayList<Number>(T不能变成父类)。
【关键:
- 泛型就是定义一种模板,例如ArrayList<T>,然后在代码中为用到的类创建对应的ArrayList<类型>
public class ArrayList<T> { private T[] array; private int size; public void add(T e) {...} public void remove(int index) {...} public T get(int index) {...} } ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();
】
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