S10L03 - 继续学习 Java 泛型

html

目录

Introduction to Java Generics ............................................................. 1
Understanding the Basics ................................................................. 3
Implementing Generics in Java .................................................. 5
Advantages of Using Generics .................................................. 8
Handling Common Warnings .......................................................... 10
Advanced Topics in Generics ...................................................... 12
Conclusion ....................................................................................................... 15


Introduction to Java Generics
Java Generics彻底改变了开发人员编写类型安全代码的方式，提供了一种强大的机制来动态处理数据类型。引入Generics旨在增强代码的可重用性并消除运行时错误，Generics允许开发人员指定类、接口和方法可以操作的对象类型。本电子书深入探讨了Java Generics的基本要素，指导初学者和具备基本知识的开发人员了解其实现、优势和最佳实践。
Why Java Generics?

Type Safety：确保数据类型一致，减少运行时错误。
Code Reusability：编写可以处理任何数据类型的算法。
Elimination of Casts：减少显式类型转换的需求，使代码更清晰、更易读。

Overview of Contents


章节
页码


Introduction to Java Generics
1


Understanding the Basics
3


Implementing Generics in Java
5


Advantages of Using Generics
8


Handling Common Warnings
10


Advanced Topics in Generics
12


Conclusion
15



Understanding the Basics
在深入了解Generics的实现之前，理解其基本概念至关重要。Java Generics提供了一种参数化类型的方式，允许类、接口和方法在处理各种类型的对象时保持类型安全。
Key Concepts

Type Parameter <T>：类型的占位符（例如，T 在 GenericClass<T> 中）。
Bounded Types：限制可以用作类型参数的类型。
Wildcard：表示未知类型（例如，?）。

Difference Between Using Object and Generics


方面
使用 Object
使用 Generics


Type Safety
没有编译时类型检查
在编译时确保类型安全


Casting
需要显式类型转换
消除类型转换的需要


Code Readability
由于多次类型转换，代码可读性较差
代码更简洁、更易读


Error Detection
错误在运行时检测到
错误在编译时检测到



Implementing Generics in Java
实现Generics增强了代码的灵活性和安全性。本章提供了创建泛型类和方法、使用钻石操作符以及理解类型推断的逐步指南。
Creating a Generic Class




		
		
			
			
Java
			
			// GenericData.java
public class GenericData<T> {
    private T data;

    // Constructor
    public GenericData(T data) {
        this.data = data;
    }

    // Getter
    public T getData() {
        return data;
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
				
						// GenericData.java
public class GenericData<T> {
    private T data;
 
    // Constructor
    public GenericData(T data) {
        this.data = data;
    }
 
    // Getter
    public T getData() {
        return data;
    }
}
					
				
			
		


解释：

Type Parameter <T>：表示类将处理的类型。
Private Variable data：存储泛型数据。
Constructor：使用提供的类型初始化数据。
Getter Method：检索数据。

Using the Generic Class




		
		
			
			
Java
			
			// Main.java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating an instance with String type
        GenericData<String> genericData = new GenericData<>("Hello, Generics!");

        // Retrieving the data
        String message = genericData.getData();

        // Displaying the output
        System.out.println(message);
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
				
						// Main.java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating an instance with String type
        GenericData<String> genericData = new GenericData<>("Hello, Generics!");
 
        // Retrieving the data
        String message = genericData.getData();
 
        // Displaying the output
        System.out.println(message);
    }
}
					
				
			
		


逐步解释：

Instantiation：GenericData<String> genericData = new GenericData<>("Hello, Generics!");

   - GenericData类以String类型实例化。

Retrieval：String message = genericData.getData();

   - 检索数据，无需类型转换。

Output：将消息打印到控制台。

Output of the Program




		
		
			
			
Java
			
			Hello, Generics!
			
				
					
				
					1
				
						Hello, Generics!
					
				
			
		


图示：




		
		
			
			
Java
			
			+-------------------+
| GenericData<T>    |
|-------------------|
| - data: T         |
|-------------------|
| + GenericData(T)  |
| + getData(): T    |
+-------------------+
        |
        | T = String
        v
+---------------------+
| GenericData<String> |
|---------------------|
| - data: String      |
|---------------------|
| + getData(): String |
+---------------------+
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
				
						+-------------------+
| GenericData<T>    |
|-------------------|
| - data: T         |
|-------------------|
| + GenericData(T)  |
| + getData(): T    |
+-------------------+
        |
        | T = String
        v
+---------------------+
| GenericData<String> |
|---------------------|
| - data: String      |
|---------------------|
| + getData(): String |
+---------------------+
					
				
			
		



Advantages of Using Generics
Generics提供了众多优势，提升了Java应用程序的功能性和可维护性。
Enhanced Type Safety
通过指定类型参数，Generics防止了不兼容类型的意外插入，减少了潜在的ClassCastException在运行时的发生。




		
		
			
			
Java
			
			GenericData<String> data = new GenericData<>("Type Safety");
// data.setData(100); // 编译时错误
			
				
					
				
					1
2
				
						GenericData<String> data = new GenericData<>("Type Safety");
// data.setData(100); // 编译时错误
					
				
			
		


Code Reusability
Generics允许开发人员编写可以操作各种数据类型的算法，促进代码重用。




		
		
			
			
Java
			
			public class Box<T> {
    private T content;

    public void setContent(T content) {
        this.content = content;
    }

    public T getContent() {
        return content;
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
				
						public class Box<T> {
    private T content;
 
    public void setContent(T content) {
        this.content = content;
    }
 
    public T getContent() {
        return content;
    }
}
					
				
			
		


Elimination of Casts
Generics消除了显式类型转换的需要，导致代码更清晰、更易读。




		
		
			
			
Java
			
			// Without Generics
Object obj = genericData.getData();
String str = (String) obj;

// With Generics
String str = genericData.getData();
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
				
						// Without Generics
Object obj = genericData.getData();
String str = (String) obj;
 
// With Generics
String str = genericData.getData();
					
				
			
		



Handling Common Warnings
在使用Generics时，开发人员可能会遇到IDE发出的某些警告。理解和解决这些警告对于编写健壮的代码至关重要。
Raw Use of Parameterized Class
Warning:




		
		
			
			
Java
			
			Raw use of parameterized class GenericData
			
				
					
				
					1
				
						Raw use of parameterized class GenericData
					
				
			
		


Cause: 使用泛型类时未指定类型参数。
Solution: 始终指定类型参数以确保类型安全。




		
		
			
			
Java
			
			// Incorrect
GenericData genericData = new GenericData();

// Correct
GenericData<String> genericData = new GenericData&lt;&gt;();
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
				
						// Incorrect
GenericData genericData = new GenericData();
 
// Correct
GenericData<String> genericData = new GenericData&lt;&gt;();
					
				
			
		


Diamond Operator Usage
钻石操作符（<>）通过允许编译器推断类型参数，简化了泛型类的实例化。




		
		
			
			
Java
			
			// Before Java 7
GenericData<String> data = new GenericData<String>("Hello");

// Using Diamond Operator (Java 7+)
GenericData<String> data = new GenericData&lt;&gt;("Hello");
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
				
						// Before Java 7
GenericData<String> data = new GenericData<String>("Hello");
 
// Using Diamond Operator (Java 7+)
GenericData<String> data = new GenericData&lt;&gt;("Hello");
					
				
			
		


Benefits:

减少冗余。
增强代码可读性。
保持类型安全。

Suppressing Warnings
在警告无法避免的情况下，开发人员可以使用@SuppressWarnings注解，尽管通常建议解决根本原因。




		
		
			
			
Java
			
			@SuppressWarnings("rawtypes")
public void method() {
    GenericData data = new GenericData();
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
				
						@SuppressWarnings("rawtypes")
public void method() {
    GenericData data = new GenericData();
}
					
				
			
		



Advanced Topics in Generics
在掌握基础知识后，探索高级Generics可以进一步提升您的Java编程技能。
Bounded Type Parameters
限制可以用作类型参数的类型。




		
		
			
			
Java
			
			public class NumericBox&lt;T extends Number&gt; {
    private T number;

    public NumericBox(T number) {
        this.number = number;
    }

    public T getNumber() {
        return number;
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
				
						public class NumericBox&lt;T extends Number&gt; {
    private T number;
 
    public NumericBox(T number) {
        this.number = number;
    }
 
    public T getNumber() {
        return number;
    }
}
					
				
			
		


Usage:




		
		
			
			
Java
			
			NumericBox<Integer> intBox = new NumericBox&lt;Integer&gt;(10);
NumericBox<Double> doubleBox = new NumericBox&lt;Double&gt;(10.5);
// NumericBox<String> stringBox = new NumericBox&lt;String&gt;("Hello"); // 编译时错误
			
				
					
				
					1
2
3
				
						NumericBox<Integer> intBox = new NumericBox&lt;Integer&gt;(10);
NumericBox<Double> doubleBox = new NumericBox&lt;Double&gt;(10.5);
// NumericBox<String> stringBox = new NumericBox&lt;String&gt;("Hello"); // 编译时错误
					
				
			
		


Wildcards
使用通配符允许在操作泛型类型的方法中增加灵活性。

Unbounded Wildcard (?)：表示未知类型。
Upper Bounded Wildcard (? extends T)：接受T或其子类。
Lower Bounded Wildcard (? super T)：接受T或其超类。





		
		
			
			
Java
			
			public void printGenericData(GenericData&lt;?&gt; data) {
    System.out.println(data.getData());
}
			
				
					
				
					1
2
3
				
						public void printGenericData(GenericData&lt;?&gt; data) {
    System.out.println(data.getData());
}
					
				
			
		


Generic Methods
定义具有自己类型参数的方法，与类的类型参数独立。




		
		
			
			
Java
			
			public class Util {
    public static &lt;T&gt; void display(GenericData&lt;T&gt; data) {
        System.out.println(data.getData());
    }
}
			
				
					
				
					1
2
3
4
5
				
						public class Util {
    public static &lt;T&gt; void display(GenericData&lt;T&gt; data) {
        System.out.println(data.getData());
    }
}
					
				
			
		


Usage:




		
		
			
			
Java
			
			GenericData&lt;String&gt; data = new GenericData&lt;String&gt;("Hello Generics");
Util.display(data);
			
				
					
				
					1
2
				
						GenericData&lt;String&gt; data = new GenericData&lt;String&gt;("Hello Generics");
Util.display(data);
					
				
			
		



Conclusion
Java Generics是一个强大的特性，为Java应用程序带来了类型安全、可重用性和更清晰的代码。通过理解和有效地实现Generics，开发人员可以编写更健壮和可维护的代码。本电子书涵盖了Generics的基础方面、其优势、常见陷阱和高级主题，旨在帮助您在项目中充分利用Java Generics的潜力。
Keywords: Java Generics, type safety, generics in Java, generic classes, diamond operator, bounded types, wildcard in Java, generic methods, Java programming, type parameters, code reusability, eliminate casts, Java development
Note: This article is AI-generated.
章节	页码
Introduction to Java Generics	1
Understanding the Basics	3
Implementing Generics in Java	5
Advantages of Using Generics	8
Handling Common Warnings	10
Advanced Topics in Generics	12
Conclusion	15
方面	使用 Object	使用 Generics
Type Safety	没有编译时类型检查	在编译时确保类型安全
Casting	需要显式类型转换	消除类型转换的需要
Code Readability	由于多次类型转换，代码可读性较差	代码更简洁、更易读
Error Detection	错误在运行时检测到	错误在编译时检测到