Java 中一个天天都在被人使用，但你并不知道为什么的知识点

d_hero

发布于 2022-9-14 10:42

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泛型作为 Java 中一个天天都在被人使用的特性，你真的知道它的原理吗？

什么是泛型
首先我们说下什么是泛型。

泛型，就是泛化类型也就是泛化参数类型。平时我们在编写代码的时候，方法的参数在定义的时候都是指定特定的类型，比如 Integer，Double 或者其他自己编写的类。那么泛化类型就是，我们在编写一个方法的时候对于参数的类型不具体指定，而是定义一个通用类型，在使用的时候根据类型自动转化。

上面的描述可能比较抽象，我们再看一下，如果没有泛型的话，会出现什么情况以及为什么说这个泛型大家天天都在使用。

原理
我们都知道 ArrayList 作为 Java 中一个很频繁被使用的集合，它是一个可变长的数组，底层是基于 Object[] 来实现的。

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可以简单理解为下面的内容

publicclass ArrayList {
    private Object[] array;
    privateint size;
    public void add(Object e) {...}
    public void remove(int index) {...}
    public Object get(int index) {...}
}

如果说这个时候我们使用上面的 ArrayList 去存储 String 类型的话，需要如下操作，在使用的时候必须进行手动强转。

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("Java");
list.add("C++");
String first = (String) list.get(0);
String first = (String) list.get(1);

首先看到上面的代码，大家一定会诧异，要是每次使用的时候都这样显示强转的话，那不是要命了么，而且这还是使用者知道是什么类型的情况才能进行手动强转，如果说根本不知道是什么类型的时候，根据没办法进行强转，这种方式简直不能忍，还特别容易出错。

那怎么解决这个问题呢？有朋友说我们可以对于不同的类型实现一个自己的 ArrayList 类，这样在使用的时候就可以不用强转了啊。对此阿粉只能说，对于 JDK 提供的类可以这样做，但是对于用户自己编写的类怎么实现呢？

这个时候大家可能会说到，ArrayList 我天天使用，也没手动强转过啊，不还是用的好好的。

这就要归功于我们今天所说的主角，泛型了。

我们给 ArrayList 增加的泛型，通过定义一个泛化的类型，当我们在使用的时候如果传递的类型不是指定的类型，那么在编译的阶段就会报错，从而也就不会有需要强转的操作了。

publicclass ArrayList<E> {
    private Object[] array;//任何类型都是 Object 的子类，所以这里我们还是不变
    privateint size;
    public void add(E e) {...}
    public void remove(int index) {...}
    public E get(int index) {...}
}

这样修改过后，我们在编写代码的时候就可以如果进行

ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();
list.add("Java");
list.add("C++");
String first = list.get(0);//这里就不用强转了
String first = list.get(1);//这里就不用强转了
list.add(new Integer(100));//编译报错

当我们需要使用 Integer 对象的时候就可以使用下面这种方式

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add("Java");//编译报错
list.add("C++");//编译报错
list.add(new Integer(100));//编译通过

另外我们还知道 ArrayList 实现了 List 接口，如下所示，所以会有一种向上转型的概念，就是我们前面在定义的时候使用 List 也是可以，也就是我们通常的定义方式，即 List<String> list = new ArrayList<>();

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但是这里我们需要注意不可以进行如下的泛型向上转型，比如下面这个例子。

我们定义了 Person 类，Man 类以及 Women 类

publicclass Person {

    private String name;
    private Integer age;

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

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

publicclass Man extends Person {

    ...
}

publicclass Women extends Person {

    ...
}

我们在使用的时候只能这样

ArrayList<Man> manList = new ArrayList<Man>();
List<Man> manList1 = new ArrayList<>();
ArrayList<Women> womenList = new ArrayList<Women>();
List<Women> womenList1 = new ArrayList<>();

不可以

ArrayList<Man> manList = new ArrayList<Man>();
//这种转型是不可以的
ArrayList<Person> personList = manList;
personList.add(new Man());
//破坏了原本只能存放 Man 的约定
personList.add(new Women());

因为我们不能同时在一个List 中即加入 man 也加入 woman，这样是不行的。

接下来我们再看另一个问题，假设我们有一个方法，是打印 PersonList 内容的，如下所示：

public void print(ArrayList<Person> personList) {
	for (Person p : personList) {
		System.out.print(p.name);
	}
}
ArrayList<Man> manList = new ArrayList();
list.add(new Man());
list.add(new Man());
print(manList);

上面的内容会编译出错，效果是这样的。

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