最新Java 泛型中的通配符讲解

目录
  • 一、什么是类型擦除?
  • 二、案例实体准备
  • 三、常用的 ?, T, E, K, V, N的含义
  • 四、上界通配符 < ? extends E>
  • 五、下界通配符 < ? super E>
  • 六、什么是PECS原则?
  • 七、通过一个案例来理解 ?和 T 和 Object 的区别

本文内容如下:

1、 什么是类型擦除
2、常用的 ?, T, E, K, V, N的含义
3、上界通配符 < ?extends E>
4、下界通配符 < ?super E>
5、什么是PECS原则
6、通过一个案例来理解 ?和 T 和 Object 的区别

一、什么是类型擦除?

我们说Java的泛型是伪泛型,那是因为泛型信息只存在于代码编译阶段,在生成的字节码中是不包含泛型中的类型信息的,使用泛型的时候加上类型参数,在编译器编译的时候会去掉,这个过程为类型擦除。

泛型是Java 1.5版本才引进的概念,在这之前是没有泛型的,但是因为类型擦除特性,让泛型代码能够很好地和之前版本的代码兼容。

我们来看个案例

(图1)

因为这里泛型定义为Integer类型集合,所以添加String的时候在编译时期就会直接报错。

那是不是就一定不能添加了呢?答案是否定的,我们可以通过Java泛型中的类型擦除特点及反射机制实现。

如下

  public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList();
        list.add(6);
        //反射机制实现
        Class<? extends ArrayList> clazz = list.getClass();
        Method add = clazz.getDeclaredMethod("add", Object.class);
        add.invoke(list, "欢迎关注:后端元宇宙");
        System.out.println("list = " + list);
    }

运行结果

list = [6, 欢迎关注:后端元宇宙]

二、案例实体准备

这里先建几个实体,为后面举例用

Animal类

@Data
@AllArgsConstructor
public class Animal {

    /**
     * 动物名称
     */
    private String name;

    /**
     * 动物毛色
     */
    private String color;
}

Pig类 :Pig是Animal的子类

public class Pig  extends  Animal{
    public Pig(String name,String color){
        super(name,color);
    }
}

Dog类: Dog也是Animal的子类

public class Dog extends Animal {

    public Dog(String name,String color){
        super(name,color);
    }
}

三、常用的 ?, T, E, K, V, N的含义

我们在泛型中使用通配符经常看到T、F、U、E,K,V其实这些并没有啥区别,我们可以选 A-Z 之间的任何一个字母都可以,并不会影响程序的正常运行。

只不过大家心照不宣的在命名上有些约定:

  • T (Type) 具体的Java类
  • E (Element)在集合中使用,因为集合中存放的是元素
  • K V (key value) 分别代表java键值中的Key Value
  • N (Number)数值类型
  • ? 表示不确定的 Java 类型

四、上界通配符 < ? extends E>

语法:<? extends E>

举例:<? extends Animal> 可以传入的实参类型是Animal或者Animal的子类

两大原则

  • add:除了null之外,不允许加入任何元素!
  • get:可以获取元素,可以通过E或者Object接受元素!因为不管存入什么数据类型都是E的子类型

示例

  public static void method(List<? extends Animal> lists){
        //正确 因为传入的一定是Animal的子类
        Animal animal = lists.get(0);
        //正确 当然也可以用Object类接收,因为Object是顶层父类
        Object object = lists.get(1);
        //错误 不能用?接收
        ? t = lists.get(2);
        // 错误
        lists.add(new Animal());
        //错误
        lists.add(new Dog());
        //错误
        lists.add(object);
        //正确 除了null之外,不允许加入任何元素!
        lists.add(null);
    }

五、下界通配符 < ? super E>

语法: <? super E>

举例 :<? super Dog> 可以传入的实参的类型是Dog或者Dog的父类类型

两大原则

  • add:允许添加E和E的子类元素!
  • get:可以获取元素,但传入的类型可能是E到Object之间的任何类型,也就无法确定接收到数据类型,所以返回只能使用Object引用来接受!如果需要自己的类型则需要强制类型转换。

示例

 public static void method(List<? super Dog> lists){
        //错误 因为你不知道?到底啥类型
        Animal animal = lists.get(0);
        //正确 只能用Object类接收
        Object object = lists.get(1);
        //错误 不能用?接收
        ? t = lists.get(2);
        //错误
        lists.add(object);
        //错误
        lists.add(new Animal());
        //正确
        lists.add(new Dog());
        //正确 可以存放null元素
        lists.add(null);
    }

六、什么是PECS原则?

PECS原则:生产者(Producer)使用extends,消费者(Consumer)使用super。

原则

  • 如果想要获取,而不需要写值则使用" ? extends T "作为数据结构泛型。
  • 如果想要写值,而不需要取值则使用" ? super T "作为数据结构泛型。

示例-

public class PESC {
    ArrayList<? extends Animal> exdentAnimal;
    ArrayList<? super Animal> superAnimal;
    Dog dog = new Dog("小黑", "黑色");

    private void test() {
        //正确
        Animal a1 = exdentAnimal.get(0);
        //错误
        Animal a2 = superAnimal.get(0);

        //错误
        exdentAnimal.add(dog);
        //正确
        superAnimal.add(dog);
    }
}

示例二

Collections集合工具类有个copy方法,我们可以看下源码,就是PECS原则。

 public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {
        int srcSize = src.size();
        if (srcSize > dest.size())
            throw new IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest");

        if (srcSize < COPY_THRESHOLD ||
            (src instanceof RandomAccess && dest instanceof RandomAccess)) {
            for (int i=0; i<srcSize; i++)
                dest.set(i, src.get(i));
        } else {
            ListIterator<? super T> di=dest.listIterator();
            ListIterator<? extends T> si=src.listIterator();
            for (int i=0; i<srcSize; i++) {
                di.next();
                di.set(si.next());
            }
        }
    }

我们按照这个源码简单改造下

public class CollectionsTest {

    /**
     * 将源集合数据拷贝到目标集合
     *
     * @param dest 目标集合
     * @param src  源集合
     * @return 目标集合
     */
    public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {
        int srcSize = src.size();
        for (int i = 0; i < srcSize; i++) {
            dest.add(src.get(i));
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Animal> animals = new ArrayList();
        ArrayList<Pig> pigs = new ArrayList();
        pigs.add(new Pig("黑猪", "黑色"));
        pigs.add(new Pig("花猪", "花色"));

        CollectionsTest.copy(animals, pigs);
        System.out.println("dest = " + animals);
    }

}

运行结果

dest = [Animal(name=黑猪, color=黑色), Animal(name=花猪, color=花色)]

七、通过一个案例来理解 ?和 T 和 Object 的区别

1、实体转换

我们在实际开发中,经常进行实体转换,比如SO转DTO,DTO转DO等等,所以需要一个转换工具类。

如下示例

/**
 *  实体转换工具类
 *
 *  TODO 说明该工具类不能直接用于生产,因为为了代码看去清爽点,我少了一些必要检验,所以如果直接拿来使用可以会在某些场景下会报错。
 */
public class EntityUtil {

    /**
     * 集合实体转换
     *
     * @param target 目标实体类
     * @param list   源集合
     * @return 装有目标实体的集合
     */
    public static <T> List<T> changeEntityList(Class<T> target, List<?> list) throws Exception {
        if (list == null || list.size() == 0) {
            return null;
        }
        List<T> resultList = new ArrayList<T>();
        //用Object接收
        for (Object obj : list) {
            resultList.add(changeEntityNew(target, obj));
        }
        return resultList;
    }
    /**
     * 实体转换
     *
     * @param target 目标实体class对象
     * @param baseTO 源实体
     * @return 目标实体
     */
    public static <T> T changeEntity(Class<T> target, Object baseTO) throws Exception{
        T obj = target.newInstance();
        if (baseTO == null) {
            return null;
        }
        BeanUtils.copyProperties(baseTO, obj);
        return obj;
    }
}

使用工具类示例

 private void  changeTest() throws Exception {
        ArrayList<Pig> pigs = new ArrayList();
        pigs.add(new Pig("黑猪", "黑色"));
        pigs.add(new Pig("花猪", "花色"));
        //实体转换
        List<Animal> animals = EntityUtil.changeEntityList(Animal.class, pigs);
    }

这是一个很好的例子,从这个例子中我们可以去理解 ?和 T 和 Object的使用场景。

我们先以集合转换来说

public static <T> List<T> changeEntityListNew(Class<T> target, List<?> list);

首先其实我们并不关心传进来的集合内是什么对象,我们只关系我们需要转换的集合内是什么对象,所以我们传进来的集合就可以用List<?>表示任何对象的集合都可以。

返回呢,这里指定的是Class<T>,也就是返回最终是List<T>集合。

再以实体转换方法为例

public static <T> T changeEntityNew(Class<T> target, Object baseTO)

同样的,我们并不关心源对象是什么,我们只关心需要转换的对象,只需关心需要转换的对象为T

那为什么这里用Object上面用?呢,其实上面也可以改成List<Object> list,效果是一样的,上面List<?> list在遍历的时候最终不就是用Object接收的吗

?和Object的区别

?类型不确定和Object作用差不多,好多场景下可以通用,但?可以缩小泛型的范围,如:List<? extends Animal>,指定了范围只能是Animal的子类,但是用List<Object>,没法做到缩小范围。

总结

  • 只用于读功能时,泛型结构使用<? extends T>
  • 只用于写功能时,泛型结构使用<? super T>
  • 如果既用于写,又用于读操作,那么直接使用<T>
  • 如果操作与泛型类型无关,那么使用<?>

到此这篇关于Java 泛型中的通配符的文章就介绍到这了,更多相关Java 泛型通配符内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们!

时间: 2022-06-20

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