一、前言

二、为什么需要泛型？

三、什么是泛型？

1.泛型的定义 :

2.泛型的作用 :

四、怎么用泛型？

1.泛型的语法 :

2. 泛型的使用 :

3.自定义泛型类 :

1° 基本语法 :

2° 使用细节 :

4.自定义泛型接口 :

1° 基本语法 :

2° 使用细节 :

5.自定义泛型方法 :

1° 基本语法 :

2° 使用细节 :

五、泛型内容延申

1.关于继承性 :

2.关于通配符 :

3.关于JUnit框架 :

①为什么需要JUnit？

②什么是JUnit?

③怎么使用JUnit？

六、完结撒❀

一、前言

大家好，本篇博文是对java——集合篇章的内容补充，主要是给大家讲讲泛型。
注意 : ①代码中的注释也很重要；②不要眼高手低，自己跟着动手敲一遍代码；③点击文章前面的目录或者侧边栏的目录可以进行跳转。良工不示人以朴，up所有文章都会进行适时改进。感谢阅读！

二、为什么需要泛型？

1.用传统的方法创建集合，并对集合进行添加元素等操作时，无法对加入到集合中的元素的类型进行约束，导致有可能在类型转换时出现“类型转换异常”的情况，不安全。

2.用传统方式遍历集合时，如果集合中的数据量较大，频繁的类型转换会降低程序运行的效率。

eg :
up以Intro类为演示类，我们设法向集合中添加几个苹果类对象，但是又意外地添加了一个梨类对象，我们假装自己不知道这个意外，仍然抱着“集合中都是苹果对象”的心态对集合中苹果对象的name属性进行遍历。代码如下 :

package csdn.knowledge.api_tools.gather.generic;

import java.util.ArrayList;

/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class Intro {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        ArrayList arrayList = new ArrayList();

        //向集合中添加元素
        arrayList.add(new Apple("Green Apple"));
        arrayList.add(new Apple("Banana Apple"));
        arrayList.add(new Apple("Red Apple"));
        //意外发生了
        arrayList.add(new Pear());

        for (Object o : arrayList) {
            Apple apple = (Apple) o;
            System.out.println(apple.getName());
        }
    }
}

class Apple {
    private String name;
    public Apple(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return this.name;
    }
}

class Pear {}

运行结果 :

显然，IDEA不是格格巫，想把一个梨对象凭空转换成苹果对象是不现实的，果断给你报出“ClassCastException”（类型转换异常)。

三、什么是泛型？

1.泛型的定义 :

1° 泛型，又称参数化类型(ParameterizedType)，是一种可以“表示其他数据类型”的数据类型。泛型是JDK5.0中出现的新特性，解决数据类型的安全性问题，在类声明或实例化时只要指定好具体的类型即可。

2° java泛型可以保证——如果程序在编译时没有发出警告，运行时就不会产生类型转换异常（ClassCastException)，同时使得代码更加简洁和健壮。

2.泛型的作用 :

1° 可以在类声明时通过一个标识来表示类中的某个属性的数据类型；

2° 可以表示类中某个方法的返回值的数据类型；

3° 可以表示某个方法或者构造器的形参的数据类型；

PS : 可以理解为——将来会用指定的类型替换掉源代码中对应的“泛型”。

eg :
up以Intro_2类为演示类，最终要实现——使用String类型“替换掉”Grape类中给出的泛型，代码如下 :

package csdn.knowledge.api_tools.gather.generic;

/**
    利用泛型创建对象时，就比如当前情况下，如果直接传入非String类型，会直接报错；
    而如果仅对编译类型使用了泛型，构造器没有给出泛型，即写成下面这样子——
        Grape<String> grape = new Grape(141);
    这时候就会造成——运行期异常—— “ClasCastException”。
 */
public class Intro_2 {
    public static void main(String[] args) {
        Grape<String> grape = new Grape<String>("grape");
        System.out.println("temp = " + grape.getTemp());
        System.out.println("temp's Class = " + grape.getTemp().getClass());
    }
}

class Grape<E> {
    /*
        1. E可以表示temp变量的数据类型
            该类型在定义Grape类对象时可以指定，即在编译期间确定E是什么类型。
     */
    private E temp;

    /*
        2. E也可以表示形参的数据类型，用法同上。
     */
    public Grape(E temp) {
        this.temp = temp;
    }

    /*
        3. E也可以表示函数的返回值的数据类型，用法同上。
     */
    public E getTemp() {
        return temp;
    }
}

运行结果 :

其实，当我们创建葡萄类对象给出<String>的泛型时， 达到的效果如下——

class Grape<String> {
    private String temp;

    public Grape(String temp) {
        this.temp = temp;
    }

    public String getTemp() {
        return temp;
    }
}

即，在所有泛型E出现的地方，E都被替换为了String。

四、怎么用泛型？

1.泛型的语法 :

1° interface 接口名<T> 或者 interface 接口名<K, V>

2° class 类名<E> 或者 class 类名<K, V>

Δ注意 :

①尖括号<>中可以填写任意字母作为泛型的标识符，一般均为大写，常用T，K和V，分别表示Type，Key和Value。

②字母本身不代表任何值，而代表类型，即程序员手动指定的数据类型。

③在指定泛型时，必须要求最终确定的数据类型为引用类型，不可以是基本数据类型。

④实际传入的类型可以是泛型指定类型的子类型。

⑤若在定义类时使用了泛型，实例化该类时却什么都没有传入，默认使用Object类型。

2. 泛型的使用 :

        从JDK7开始，等号后边的泛型可以不用写了，称为“菱形泛型”。

        以上文“泛型的作用”中的代码为例，我们可以将其改写为如下的形式——

                Grape<String> grape = new Grape<>("grape"); //菱形泛型

在实际开发中，菱形泛型的使用非常广泛，因此，推荐这种写法。

up以Generic_Demo1类为演示类，代码如下 :

package csdn.knowledge.api_tools.gather.generic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class Generic_Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建集合对象（使用泛型）
        ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();

        //2.向集合中添加元素
        arrayList.add(141);
        arrayList.add(141);
        arrayList.add(5);
        arrayList.add(11);
        arrayList.add(233);
        arrayList.add(233);

        //3.遍历集合
        Iterator<Integer> iterator = arrayList.iterator();
        while (iterator.hasNext())
        {
            System.out.println(iterator.next());
        }   //不再需要进行类型转换
    }
}

运行结果 :

3.自定义泛型类 :

其实，我们在上文中举过的例子———
class Grape<E> {
}
———就是自定义泛型的应用。

1° 基本语法 :

class 类名<T, R, E...> { //可以同时定义多个泛型

//类体

}

2° 使用细节 :

①类的非静态成员可以使用泛型（属性，方法，构造器等）。

②静态成员中不可以使用类的泛型。

原因也很简单，我们在“代码块”一文中讲过，static修饰的成员的初始化——在类加载时就会执行完毕，而泛型最终代表的数据类型是在创建对象时才确定的，所以，jvm在对静态成员初始化时，无法得知它们的实际类型，也就没法儿初始化了。

③在自定义泛型类中，使用了泛型的数组只可以定义，不可以被初始化。

因为jvm无法确定数组的实际类型，也就没法在内存中开辟空间。

④自定义泛型类中，泛型最后代表的数据类型是在创建对象时确定的。

⑤如果在创建泛型类对象时没有给出指定类型，默认以Object替代。

eg :
up以Generic_Demo2类为演示类，代码如下 :

package csdn.knowledge.api_tools.gather.generic;

import java.util.ArrayList;

/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class Generic_Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Phone> phones = new ArrayList<>();

        phones.add(new Phone<String, Integer>("Huawei", "mate50", 6000));
        phones.add(new Phone<String, Integer>("Huawei", "mate40", 4000));
        phones.add(new Phone<String, Integer>("Huawei", "mate30", 3500));

        System.out.println("phones = " + phones);

        Phone<String, Integer> apple = new Phone<>("Apple", "iphone 14", 6000);
        /*
            泛型方法中，泛型最终表示的实际的数据类型————即传入的形参的类型。（引用类型）
         */
        apple.charge(Integer.valueOf(100));
        apple.charge(Long.valueOf(2333));
    }
}

class Phone<T, E> {
    //使用了泛型的成员变量
    private T brand;
    private T model;
    private E price;

    //使用了泛型的构造器
    public Phone() {}
    public Phone(T brand, T model, E price) {
        this.brand = brand;
        this.model = model;
        this.price = price;
    }

    //使用了泛型的成员方法
    public T getBrand() {
        return brand;
    }
    public void setBrand(T brand) {
        this.brand = brand;
    }

    public T getModel() {
        return model;
    }
    public void setModel(T model) {
        this.model = model;
    }

    public E getPrice() {
        return price;
    }
    public void setPrice(E price) {
        this.price = price;
    }

    //使用了泛型的成员方法的第二种形式
    public<M> void charge(M m) {
        /*
            getClass()方法可以获取当前类的正名（包名 + 类名）;
            而后面再加上getSimpleName()方法就可以直接获取到类的类名。
         */
        System.out.println("传入的引用类型 = " + m.getClass().getSimpleName());
        System.out.println("当前的" + getModel() + "手机已经充电了 " + m + " 分钟。");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "\nPhone{" +
                "brand=" + brand +
                ", model=" + model +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

运行结果 :

如果我们在静态成员中使用泛型，IDEA会报错，如下图所示 :

4.自定义泛型接口 :

1° 基本语法 :

interface 接口名<T, R, E...> { //可以同时定义多个泛型

//body
}

2° 使用细节 :

①同自定义泛型类一个道理，自定义泛型接口的静态成员也不能使用泛型。

②自定义泛型接口中，泛型最终代表的数据类型是在继承该接口或者实现该接口时确定的。

③若在使用时没有给出具体泛型，默认使用Object类型替代。
PS : 尽管默认以Object类型替换，但是建议——在不指定泛型的情况下，手动添加<Object>泛型标识符。这样在开发中，不管是领导还是你的同事，别人一看你的代码就知道是怎么回事。

eg :
up以Generic_Demo3类为演示类，代码如下 :

package csdn.knowledge.api_tools.gather.generic;

/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class Generic_Demo3 {
    /*
        PS : 重点不再main方法，请往下看。
     */
    public static void main(String[] args) {
        Ipad_Air ipad_air = new Ipad_Air();
        ipad_air.charge("iPad Air 5", Long.valueOf(100));

        Ipad_Pro ipad_pro = new Ipad_Pro();
        ipad_pro.charge("iPad Pro 2022", Integer.valueOf(40));
    }
}

//定义Usb接口
interface Usb<T, E> {
    //在接口的(公有抽象)方法中使用泛型
    public abstract void charge(T t, E e);
}

//演示1 : 继承接口时确定泛型
interface IPad extends Usb<String, Long> {
}
class Ipad_Air implements IPad {
    /*
        注意！
        当我们利用快捷键重写Usb接口中的charge方法时，IDEA会自动用String和Long替换掉T和E.
     */
    @Override
    public void charge(String s, Long aLong) {
        System.out.println("给" + s + "充电 " + aLong + " 分钟吧！");
    }
}

//演示2 : 实现接口时确定泛型
class Ipad_Pro implements Usb<String, Integer> {
    @Override
    public void charge(String s, Integer integer) {
        System.out.println(s + "设备" + "已充电 " + integer + " 分钟。");
    }
}

运行结果 :

5.自定义泛型方法 :

1° 基本语法 :

修饰符<T, R...> 返回值类型方法名(形参列表) { //形参列表往往会使用定义好的泛型

//body
}

2° 使用细节 :

①自定义泛型方法，既可以定义在普通类中，也可以定义在泛型类中。

②泛型最终调用的数据类型是在调用方法时确定的。

③每次调用泛型方法，都可以指定不同的泛型类型。

④注意区分自定义泛型方法和泛型在方法上的应用。

eg :
//以下代码仅作为演示，无实际意义
class<T, U> Watermelon {
    public<K> void taste(T t, U u, K k) {
        System.out.println("T和U代表泛型在方法上的应用；而K则是自定义泛型方法的使用。");
    }
}

五、泛型内容延申

1.关于继承性 :

举个例子，如下图所示 :

up在创建ArrayList对象时使用了泛型，但是没有采用“菱形泛型”的形式，而是在编译类型中给出了<Object>的泛型，在运行类型中给出了<Interger>。
这时，IDEA报错，显示所需的类型和提供的类型不一致。这说明什么？
不会因为Integer类型是Object类型的子类就通过编译，即编译类型的泛型和运行类型的泛型必须统一。泛型本身不存在继承性。

2.关于通配符 :

其实up在之前的“反射”一文中已经提到过通配符。通配符是一个问号，有以下三种使用场景——
1° <?> : 单独使用，表示支持任意泛型类型。
2° <? extends A> : 表示支持A类以及A类的子类，规定了泛型的上限；
3° <? super A> : 表示支持A类以及A类的父类，规定了泛型的下限。

eg :
up以Generic_Demo4类为演示类，代码如下 :

package csdn.knowledge.api_tools.gather.generic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class Generic_Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        nutrition1(new ArrayList<Object>());
        nutrition1(new ArrayList<Fruit>());
        nutrition1(new ArrayList<Banana>());
        nutrition1(new ArrayList<GreenBanana>());
        /*
            不报错，因为没有进行类型约束。
         */
        System.out.println("=====================================s");


        //nutrition2(new ArrayList<Object>());
        /*
            报错，因为Object不属于“Fruit类及其子类”的范畴。
         */
        nutrition2(new ArrayList<Fruit>());
        nutrition2(new ArrayList<Banana>());
        nutrition2(new ArrayList<GreenBanana>());
        System.out.println("=====================================s");

        nutrition3(new ArrayList<Object>());
        nutrition3(new ArrayList<Fruit>());
        //nutrition3(new ArrayList<Banana>());
        /*
            报错，因为Banana类不属于“Fruit类及其父类”的范畴。
         */
        //nutrition3(new ArrayList<GreenBanana>());
        /*
            同样报错，因为GreenBanana类不属于“Fruit类及其父类”的范畴。
         */
    }

    //通配符使用情况一 :
    public static void nutrition1(List<?> fruit) {
        System.out.println("水果营养丰富，富含维生素！");
    }
    //通配符使用情况二 :
    public static void nutrition2(List<? extends Fruit> fruit) {
        System.out.println("水果营养丰富，富含维生素！");
    }
    //通配符使用情况三 :
    public static void nutrition3(List<? super Fruit> fruit) {
        System.out.println("水果营养丰富，富含维生素！");
    }
}

class Fruit {
}

class Banana extends Fruit {
}

class GreenBanana extends Banana {
}

注意看上面代码中的注释，大家也可以把代码复制下来自己去试试。

3.关于JUnit框架 :

①为什么需要JUnit？

平时我们在写程序时，往往一个main方法中会测试很多功能代码（比如说很多方法），所以我们经常会注释掉某部分已经测试完毕的功能代码，以便于测试其他的功能代码。但是，假如一个类中有很多功能代码要测试，我们就不得不频繁地注释与反注释，非常麻烦。

②什么是JUnit?

JUnit是一个java语言提供的单元测试框架，目前多数的java开发环境中，都已集成了JUnit作为单元测试的工具。

③怎么使用JUnit？

up以Generic_Demo5类为演示类，代码如下 :

package csdn.knowledge.api_tools.gather.generic;

public class Generic_Demo5 {
    public static void main(String[] args) {

    }

    public void f1() {
        System.out.println("f1方法被调用");
    }
    public void f2() {
        System.out.println("f2方法被调用");
    }
    public void f3() {
        System.out.println("f3方法被调用");
    }
}

我们先在要测试的方法前输入@Test，如下图所示 :