【Java】—— 泛型：泛型的理解及其在集合(List,Set)、比较器(Comparator)中的使用

2024-10-05 22:23:42

1. 泛型概述

1.1 生活中的例子

1.2 泛型的引入

2. 使用泛型举例

2.1 集合中使用泛型

2.1.1 举例

2.1.2 练习

2.2 比较器中使用泛型

2.2.1 举例

2.2.2 练习

1. 泛型概述

1.1 生活中的例子

举例1：中药店，每个抽屉外面贴着标签

举例2：超市购物架上很多瓶子，每个瓶子装的是什么，有标签

举例3：家庭厨房中：

Java中的泛型，就类似于上述场景中的标签。

1.2 泛型的引入

在Java中，我们在声明方法时，当在完成方法功能时如果有未知的数据需要参与，这些未知的数据需要在调用方法时才能确定，那么我们把这样的数据通过形参表示。在方法体中，用这个形参名来代表那个未知的数据，而调用者在调用时，对应的传入实参就可以了。

受以上启发，JDK1.5设计了泛型的概念。泛型即为“类型参数”，这个类型参数在声明它的类、接口或方法中，代表未知的某种通用类型。

举例1：

集合类在设计阶段/声明阶段不能确定这个容器到底实际存的是什么类型的对象，所以在JDK5.0之前只能把元素类型设计为Object，JDK5.0时Java引入了“参数化类型（Parameterized type）”的概念，允许我们在创建集合时指定集合元素的类型。比如：List<String>，这表明该List只能保存字符串类型的对象。

使用集合存储数据时，除了元素的类型不确定，其他部分是确定的（例如关于这个元素如何保存，如何管理等）。

举例2：

java.lang.Comparable接口和java.util.Comparator接口，是用于比较对象大小的接口。这两个接口只是限定了当一个对象大于另一个对象时返回正整数，小于返回负整数，等于返回0，但是并不确定是什么类型的对象比较大小。JDK5.0之前只能用Object类型表示，使用时既麻烦又不安全，因此 JDK5.0 给它们增加了泛型。

其中<T>就是类型参数，即泛型。

所谓泛型，就是允许在定义类、接口时通过一个标识表示类中某个属性的类型或者是某个方法的返回值或参数的类型。这个类型参数将在使用时（例如，继承或实现这个接口、创建对象或调用方法时）确定（即传入实际的类型参数，也称为类型实参）。

2. 使用泛型举例

自从JDK5.0引入泛型的概念之后，对之前核心类库中的API做了很大的修改，例如：JDK5.0改写了集合框架中的全部接口和类、java.lang.Comparable接口、java.util.Comparator接口、Class类等。为这些接口、类增加了泛型支持，从而可以在声明变量、创建对象时传入类型实参。

2.1 集合中使用泛型

2.1.1 举例

集合中没有使用泛型时：

集合中使用泛型时：

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ClassCastException异常。即，把不安全的因素在编译期间就排除了，而不是运行期；既然通过了编译，那么类型一定是符合要求的，就避免了类型转换。

同时，代码更加简洁、健壮。

把一个集合中的内容限制为一个特定的数据类型，这就是generic背后的核心思想。

举例：

//泛型在List中的使用
@Test
public void test1(){
    //举例：将学生成绩保存在ArrayList中
    //标准写法：
    //ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    //jdk7的新特性：类型推断
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

    list.add(56); //自动装箱
    list.add(76);
    list.add(88);
    list.add(89);
    //当添加非Integer类型数据时，编译不通过
    //list.add("Tom");//编译报错

    Iterator<Integer> iterator = list.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
        //不需要强转，直接可以获取添加时的元素的数据类型
        Integer score = iterator.next();
        System.out.println(score);
    }
}

举例：

//泛型在Map中的使用
@Test
public void test2(){
    HashMap<String,Integer> map = new HashMap<>();

    map.put("Tom",67);
    map.put("Jim",56);
    map.put("Rose",88);
    //编译不通过
    //        map.put(67,"Jack");

    //遍历key集
    Set<String> keySet = map.keySet();
    for(String str:keySet){
        System.out.println(str);
    }

    //遍历value集
    Collection<Integer> values = map.values();
    Iterator<Integer> iterator = values.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
        Integer value = iterator.next();
        System.out.println(value);
    }

    //遍历entry集
    Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();
    Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator1 = entrySet.iterator();
    while(iterator1.hasNext()){
        Map.Entry<String, Integer> entry = iterator1.next();
        String key = entry.getKey();
        Integer value = entry.getValue();
        System.out.println(key + ":" + value);
    }

}

2.1.2 练习

练习1：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.Random;
import java.util.function.Predicate;

public class TestNumber {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> coll = new ArrayList<Integer>();
        Random random = new Random();
        for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {
            coll.add(random.nextInt(100));
        }

        System.out.println("coll中5个随机数是：");
        for (Integer integer : coll) {
            System.out.println(integer);
        }
		
        //方式1：使用集合的removeIf方法删除偶数
        coll.removeIf(new Predicate<Integer>() {
            @Override
            public boolean test(Integer integer) {
                return integer % 2 == 0;
            }
        });
        //方式2：调用Iterator接口的remove()方法
        //Iterator<Integer> iterator1 = coll.iterator();
        //while(coll.hasNext()){
        //    Integer i = coll.next();
        //   if(i % 2 == 0){
        //       coll.remove();
        //    }
        //}

        System.out.println("coll中删除偶数后：");
        Iterator<Integer> iterator = coll.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Integer number = iterator.next();
            System.out.println(number);
        }

    }
}

2.2 比较器中使用泛型

2.2.1 举例

public class Circle{
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        super();
        this.radius = radius;
    }

    public double getRadius() {
        return radius;
    }

    public void setRadius(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Circle [radius=" + radius + "]";
    }

}

使用泛型之前：

import java.util.Comparator;

class CircleComparator implements Comparator{
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        //强制类型转换
        Circle c1 = (Circle) o1;
        Circle c2 = (Circle) o2;
        return Double.compare(c1.getRadius(), c2.getRadius());
    }
}
//测试：
public class TestNoGeneric {
    public static void main(String[] args) {
        CircleComparator com = new CircleComparator();
        System.out.println(com.compare(new Circle(1), new Circle(2)));

        System.out.println(com.compare("圆1", "圆2"));//运行时异常：ClassCastException
    }
}

使用泛型之后：

import java.util.Comparator;

class CircleComparator1 implements Comparator<Circle> {

    @Override
    public int compare(Circle o1, Circle o2) {
        //不再需要强制类型转换，代码更简洁
        return Double.compare(o1.getRadius(), o2.getRadius());
    }
}

//测试类
public class TestHasGeneric {
    public static void main(String[] args) {
        CircleComparator1 com = new CircleComparator1();
        System.out.println(com.compare(new Circle(1), new Circle(2)));

        //System.out.println(com.compare("圆1", "圆2"));
        //编译错误，因为"圆1", "圆2"不是Circle类型，是String类型，编译器提前报错，
        //而不是冒着风险在运行时再报错。
    }
}

2.2.2 练习

MyDate.jave

package exer1;

/**
 * ClassName:IntelliJ IDEA
 * Description:
 *      2、MyDate类包含：
 *      private成员变量year，month，day，并为每一个属性定义getter、setter方法
 * @Author zyjstart
 * @Create:2024/10/5 16:02
 */
public class MyDate {
    private int year;
    private int month;
    private int day;

    public MyDate() {
    }

    public MyDate(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    public int getMonth() {
        return month;
    }

    public void setMonth(int month) {
        this.month = month;
    }

    public int getDay() {
        return day;
    }

    public void setDay(int day) {
        this.day = day;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return year + "年" + month + "月" + day + "日";
    }
}

Employee.java

package exer1;

/**
 * ClassName:IntelliJ IDEA
 * Description:
 *      1、定义一个Employee类：
 *      该类包含：private成员变量name，age，birthday，其中birthday为MyDate类的对象：
 *      并为每一个属性定义getter，setter方法
 *      并重写toString方法输出name，age，birthday
 * @Author zyjstart
 * @Create:2024/10/5 16:00
 */
public class Employee implements Comparable<Employee>{
    private String name;
    private int age;
    private MyDate birthday;

    public Employee() {
    }

    public Employee(String name, int age, MyDate birthday) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.birthday = birthday;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

    public MyDate getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(MyDate birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Employee{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", birthday=" + birthday +
                '}';
    }

    //按照name从高到低排序
    @Override
    public int compareTo(Employee o) {
        return this.name.compareTo(o.name);
    }
}

EmployeeTest.java

package exer1;

import org.junit.Test;

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

/**
 * ClassName:IntelliJ IDEA
 * Description:
 *      3、创建该类的5个对象，并把这些对象放入TreeSet集合中（TreeSet 需使用泛型来定义）
 *
 *      4、分别按以下两种方式对集合中的元素进行排序，并遍历输出：
 *          1）、使Employee实现Comparable接口，并按name排序
 *          2）、创建TreeSet时传入Comparator对象，按生日日期的先后排序
 * @Author zyjstart
 * @Create:2024/10/5 16:05
 */
public class EmployeeTest {
    //1）、使Employee实现Comparable接口，并按name排序
    @Test
    public void test1(){
        TreeSet<Employee> set = new TreeSet<>();

        Employee e1 = new Employee("Hanmeimei",18,new MyDate(1998,12,16));
        Employee e2 = new Employee("Gaoqiqi",25,new MyDate(2002,11,19));
        Employee e3 = new Employee("Daleiju",34,new MyDate(1944,6,24));
        Employee e4 = new Employee("Zixianxina",17,new MyDate(1999,8,27));
        Employee e5 = new Employee("Yinana",37,new MyDate(2011,1,31));

        set.add(e1);
        set.add(e2);
        set.add(e3);
        set.add(e4);
        set.add(e5);

        //遍历
        Iterator<Employee> iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

    }


    //2）、创建TreeSet时传入Comparator对象，按生日日期的先后排序
    @Test
    public void test2() {
        Comparator<Employee> comparator = new Comparator<Employee>() {
            @Override
            public int compare(Employee o1, Employee o2) {
                // 先比较年
                int yearDistince = o1.getBirthday().getYear() - o2.getBirthday().getYear();
                if (yearDistince != 0){ // 如果年份不相等，返回结果，相等，则判断月份
                    return yearDistince;
                }
                // 比较月
                int monthDistince = o1.getBirthday().getMonth() - o2.getBirthday().getMonth();
                if (monthDistince != 0){
                    return monthDistince;
                }

                return o1.getBirthday().getDay() - o2.getBirthday().getDay();

            }
        };
        TreeSet<Employee> set = new TreeSet<>(comparator);

        Employee e1 = new Employee("Hanmeimei",18,new MyDate(1999,12,16));
        Employee e2 = new Employee("Gaoqiqi",25,new MyDate(2002,11,19));
        Employee e3 = new Employee("Daleiju",34,new MyDate(1944,6,24));
        Employee e4 = new Employee("Zixianxina",17,new MyDate(1999,8,27));
        Employee e5 = new Employee("Yinana",37,new MyDate(2011,1,31));

        set.add(e1);
        set.add(e2);
        set.add(e3);
        set.add(e4);
        set.add(e5);

        //遍历
        Iterator<Employee> iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

    }
}

在EmployeeTest.java中有两个测试方法，分别对应两个目标要求

test1按姓名排序，输出

test2按出生年月排序，输出

码农公寓

1. 泛型概述

1.1 生活中的例子

1.2 泛型的引入

2. 使用泛型举例

2.1 集合中使用泛型

2.1.1 举例

2.1.2 练习

2.2 比较器中使用泛型

2.2.1 举例

2.2.2 练习

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