Java不可不知的泛型使用

1. 为什么使用泛型

看下面一个例子：
为了说明问题，本类写的尽量简陋，请把目光主要放在类型上。
/** * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue) */public class MyArrayList {    private int[] elementData;    private int size = 0;    public MyArrayList(int capacity) {        elementData = new int[capacity];    }            //向数组中添加元素    public void add(int i) {         if (size == elementData.length) {            throw new IndexOutOfBoundsException("数组已满");        }        elementData[size++] = i;    }            //从数组中根据下标获取元素    public int get(int index) {         if (index < 0 || index > size - 1) {            throw new IndexOutOfBoundsException("超出范围");        }        return elementData[index];    }    @Override    public String toString() {        return "MyArrayList{" +                "elementData=" + Arrays.toString(elementData) +                '}';    }}该类很简单：有两个成员变量，elementData是一个数组，size是数组中元素的数量。add和get方法能添加和获取元素。
下面测试一下：
public class Test {    public static void main(String[] args) {        MyArrayList myArrayList = new MyArrayList(4);        myArrayList.add(111); //向数组中添加3个int元素        myArrayList.add(222);        myArrayList.add(333);        int i = myArrayList.get(0); //获取        System.out.println(i);                //以上正常运行        myArrayList.add("行小观"); //添加一个String元素，类型不匹配，报错    }}向数组中添加3个int类型的元素并能获取，这没问题。
但是如果我们的场景不再需要int类型的元素，而是需要String类型的，那怎么办？
很显然，继续使用该类会报错，报错的原因很简单：我们向数组中添加的元素是String类型的，而数组和方法参数类型是int类型。
此时，就得需要再写一份代码，该份代码较之前的并无大修改，只是把int改为String。如果场景继续变怎么办？那就再写一份新代码！
这样太麻烦了！有没有解决办法？有！
我们知道，Object类是所有类的父类，Object类型的变量能够引用任何类型的对象。所以可以将类型改为Object：
/** * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue) */public class MyArrayList {    private Object[] elementData;     private int size = 0;    public MyArrayList(int capacity) {        elementData = new Object[capacity];    }    public void add(Object o) { //向数组中添加元素        if (size == elementData.length) {            throw new IndexOutOfBoundsException("数组已满");        }        elementData[size++] = o;    }    public Object get(int index) { //从数组中获取元素        if (index < 0 || index > size - 1) {            throw new IndexOutOfBoundsException("超出范围");        }        return elementData[index];    }    @Override    public String toString() {        return "MyArrayList{" +                "elementData=" + Arrays.toString(elementData) +                '}';    }}再测试一下：
public class Test {    public static void main(String[] args) {        //myArrayList 给int元素使用        MyArrayList myArrayList = new MyArrayList(4);        myArrayList.add(111); //向数组中添加3个int元素        myArrayList.add(222);        myArrayList.add(333);        int i = (int) myArrayList.get(0); //获取        System.out.println(i);        //myArrayList 给String元素使用        MyArrayList myArrayList1 = new MyArrayList(4);        myArrayList1.add("aaa");        myArrayList1.add("bbb");        myArrayList1.add("ccc");        String str = (String) myArrayList1.get(1);        System.out.println(str);    }}发现可以向数组中添加和获取int或String类型的元素，这证明该类的数组和方法同时对各种类型的数据都有用，不必再添加额外代码。
但是这样又出现了两个问题：
第一：从数组中获取元素时，需要强制转换类型才行。
int i = (int) myArrayList.get(0); 第二：同一个数组可以添加各种类型的元素。
myArrayList.add(111); //int类型myArrayList.add("222"); //String类型myArrayList.add(true); //布尔类型这就导致了当我们从数组中获取某个元素时，很难知道它的确切类型，往往会强转类型失败。
int i = (int)myArrayList.get(1); //本来是String类型的值，但我提前不知道，拿int变量接收，报错那这个问题有没有解决办法呢？
有！用泛型！
2. 泛型类

使用泛型改造MyArrayList：
/** * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue) */public class MyArrayList <T> {    private T[] elementData;    private int size = 0;    public MyArrayList(int capacity) {        elementData = (T[]) new Object[capacity];    }    public void add(T o) { //向数组中添加元素        if (size == elementData.length) {            throw new IndexOutOfBoundsException("数组已满");        }        elementData[size++] = o;    }    public T get(int index) { //从数组中获取元素        if (index < 0 || index > size - 1) {            throw new IndexOutOfBoundsException("超出范围");        }        return elementData[index];    }    @Override    public String toString() {        return "MyArrayList{" +                "elementData=" + Arrays.toString(elementData) +                '}';    }}测试：
public class Test {    public static void main(String[] args) {        //myArrayList 给int元素使用        MyArrayList<Integer> myArrayList = new MyArrayList<>(4);        myArrayList.add(111); //向数组中添加3个int元素//        myArrayList.add("222"); //添加非Integer元素报错        int i = myArrayList.get(1); //无需强制转型        System.out.println(i);      }}经过改造，我们把MyArrayList类改为了一个泛型类，它是一个具有多个类型变量的类。
泛型类的声明方式：引入一个类型变量，如T，然后使用<>将其括起来，放在类名后。
public class MyArrayList <T> {    //......}

如何理解类型变量？它就类似于数学中函数中的变量x，用来代替具体的值:

f(x) = 3x + 1

类型变量的名称可以随便取，一般使用大写字母表示，比如E、K、V、T等。
泛型类中的成员变量、方法参数和返回值的类型都使用类型变量代替：
private T[] elementData;public void add(T o) {    //.......}public T get(int index) {        //......}当然，一个泛型类可以有多个类型变量：
public class MyClass <K, V> {    //......}当我们需要实例化泛型类时，就使用具体的类型来替换类型变量（T）：
MyArrayList<Integer> myArrayList = new MyArrayList<>(4);

该过程就相当于向数学函数中代入数值：

f(3) = 3*3+1 = 10

3. 泛型方法

当我们声明了一个泛型类后，可以很自然地在类内部使用泛型方法。
其实，当类是普通类时，我们依旧能够使用泛型方法。下面是一个例子：
/** * @author Xing Xiaoguan (xingrenguanxue) */public class PrinterVar {    //该方法接收一个T类型的变量，打印并返回该变量    public <T> T print(T var) {        System.out.println(var);        return var;    }    public static void main(String[] args) {        PrinterVar printerVar = new PrinterVar();        String var = printerVar.print("aa");//String类型        Integer var1 = printerVar.print(12);//int类型        System.out.println(var + " " + var1);    }}