第一部分：理论知识学习部分
第八章 泛型程序设计
1、泛型程序设计概念
1）JDK 5.0 中增加的泛型类型，是Java 语言中类型安全的一次重要改进。
2）泛型：也称参数化类型(parameterized type)，就是在定义类、接口和方法时，通过类型参数指示将要处理的对象类型。（如ArrayList类）
3）泛型程序设计（Generic programming）：编写代码可以被很多不同类型的对象所重用。
2、泛型类的声明及实例化的方法
1）一个泛型类（generic class）就是具有一个或多个类型变量的类，即创建用类型作为参数的类。
2）如一个泛型类定义格式如下：class Generics＜K,V＞其中的K和V是类中的可变类型参数。
3）Pair类引入了一个类型变量T，用尖括号（<>）括起来，并放在类名的后面。
4）泛型类可以有多个类型变量。例如:public class Pair<T, U> { … }
5）类定义中的类型变量用于指定方法的返回类型以及域、局部变量的类型。
6）泛型类的约束与局限性:
a）不能用基本类型实例化类型参数
b）运行时类型查询只适用于原始类型
c）不能抛出也不能捕获泛型类实例
d）参数化类型的数组不合法
e）不能实例化类型变量
f ）泛型类的静态上下文中类型变量无效
g）注意擦除后的冲突
3、泛型方法的定义
1）泛型方法：除了泛型类外，还可以只单独定义一个方法作为泛型方法，用于指定方法参数或者返回值为泛型类型，留待方法调用时确定。
2）泛型方法可以声明在泛型类中，也可以声明在普通类中。
public class ArrayTool {
public static<E> void insert(E[] e, int i)
{
//请自己添加代码
}
public static<E> E valueAt(E[] e , int i)
{
//请自己添加代码
}
}
4、泛型接口的定义
public interface IPool <T>
{
T get();
int add(T t);
}
1）泛型变量的限定
a）定义泛型变量的上界
public class NumberGeneric< T extends Number>
b）定义泛型变量的下界
List<? superCashCard> cards = new ArrayList<T>();
5、泛型类型的继承规则
1）Java中的数组是协变的（covariant），但这一原理不适用于泛型类型
2）Java中泛型类不具协变性。
3）泛型类可扩展或实现其它的泛型类。
6、通配符类型及使用方法
1）“？”符号表明参数的类型可以是任何一种类型，它和参数T的含义是有区别的。T表示一种 未知类型，而“？”表示任何一种类型。这种通配符一般有以下三种用法：
a）单独的？，用于表示任何类型
b）? extends type，表示带有上界。
c ）? super type，表示带有下界。
2）通配符的类型限定
a）Pair<? extends Employee>
b) Pair<? super Manager>
c) 无限定通配符:Pair<?>。 Pair<?>与Pair的不同在于：可以用任意Object 对象调用原始的Pair类的setObject方法。
第二部分：实验部分 ——泛型程序设计技术
1、实验目的与要求
(1) 理解泛型概念；
(2) 掌握泛型类的定义与使用；
(3) 掌握泛型方法的声明与使用；
(4) 掌握泛型接口的定义与实现；
(5)了解泛型程序设计，理解其用途。
2、实验内容和步骤
实验1： 导入第8章示例程序，测试程序并进行代码注释。
测试程序1：
1.编辑、调试、运行教材311、312页 代码，结合程序运行结果理解程序；
2.在泛型类定义及使用代码处添加注释；
3.掌握泛型类的定义及使用。
PairTest1
package pair1; /**
* @version 1.01 2012-01-26
* @author Cay Horstmann
*/
public class PairTest1
{
public static void main(String[] args)
{
String[] words = { "Mary", "had", "a", "little", "lamb" };
Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words);
System.out.println("min = " + mm.getFirst());
System.out.println("max = " + mm.getSecond());
}
} class ArrayAlg
{
/**
* 获取字符串数组的最小值和最大值。.
* @param a an array of strings
* @return 一个具有最小值和最大值的对，如果A为空或空，则为null
*/
public static Pair<String> minmax(String[] a)//用具体的类型替换类型变量可以实例化泛型类型
{
if (a == null || a.length == 0) return null;
String min = a[0];
String max = a[0];
for (int i = 1; i < a.length; i++)
{
if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i];
if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];
}
return new Pair<>(min, max);
}
}
Pair
package pair1; /**
* @version 1.00 2004-05-10
* @author Cay Horstmann
*/
public class Pair<T> //定义了一个泛型类，该类引入了一个类型变量T
{
private T first;
private T second;
//使用类型变量，类型变量指定方法的返回类型
public Pair() { first = null; second = null; }
public Pair(T first, T second)
{ this.first = first;
this.second = second; } public T getFirst() { return first; }
public T getSecond() { return second; } public void setFirst(T newValue) { first = newValue; }
public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }
}
实验结果如下：
测试程序2：
1.编辑、调试运行教材315页 PairTest2，结合程序运行结果理解程序；
2.在泛型程序设计代码处添加相关注释；
3.掌握泛型方法、泛型变量限定的定义及用途。
PairTest2
package pair2; import java.time.LocalDate; //import java.time.*; /**
* @version 1.02 2015-06-21
* @author Cay Horstmann
*/
public class PairTest2
{
public static void main(String[] args)
{
LocalDate[] birthdays =
{
LocalDate.of(1906, 12, 9), // G. Hopper
LocalDate.of(1815, 12, 10), // A. Lovelace
LocalDate.of(1903, 12, 3), // J. von Neumann
LocalDate.of(1910, 6, 22), // K. Zuse
};
Pair<LocalDate> mm = ArrayAlg.minmax(birthdays);//实例化对象mm
System.out.println("min = " + mm.getFirst());
System.out.println("max = " + mm.getSecond());
}
} class ArrayAlg
{
/**
获取T类型对象数组的最小值和最大值。
@param T类型的对象数组
@return 一个具有最小值和最大值的对，如果A为空或空，则为null
*/
public static <T extends Comparable> Pair<T> minmax(T[] a)
{
if (a == null || a.length == 0) return null;
T min = a[0];
T max = a[0];
for (int i = 1; i < a.length; i++)
{
if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i];
if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];
}
return new Pair<>(min, max);
}
}
pair类与上面程序相同，此处不做重复定义。
测试程序3：
1.用调试运行教材335页 PairTest3，结合程序运行结果理解程序；
2.了解通配符类型的定义及用途。
Employee类
package pair3; import java.time.*; public class Employee
{
private String name;
private double salary;
private LocalDate hireDay; public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)
{
this.name = name;
this.salary = salary;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
} public String getName()
{
return name;
} public double getSalary()
{
return salary;
} public LocalDate getHireDay()
{
return hireDay;
} public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
}
}
employee
Manager类
package pair3; public class Manager extends Employee
{
private double bonus; /**
@param name the employee's name
@param salary the salary
@param year the hire year
@param month the hire month
@param day the hire day
*/
public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day)
{
super(name, salary, year, month, day);
bonus = 0;
} public double getSalary()
{
double baseSalary = super.getSalary();
return baseSalary + bonus;
} public void setBonus(double b)
{
bonus = b;
} public double getBonus()
{
return bonus;
}
}
Manager
PairTest3
package pair3; /**
* @version 1.01 2012-01-26
* @author Cay Horstmann
*/
public class PairTest3
{
public static void main(String[] args)
{
Manager ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15);
Manager cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15);
Pair<Manager> buddies = new Pair<>(ceo, cfo);
printBuddies(buddies); ceo.setBonus(1000000);
cfo.setBonus(500000);
Manager[] managers = { ceo, cfo }; Pair<Employee> result = new Pair<>();
minmaxBonus(managers, result);
System.out.println("first: " + result.getFirst().getName()
+ ", second: " + result.getSecond().getName());
maxminBonus(managers, result);
System.out.println("first: " + result.getFirst().getName()
+ ", second: " + result.getSecond().getName());
} public static void printBuddies(Pair<? extends Employee> p)//通配符类型解决了不能将子类传递给父类
{
Employee first = p.getFirst();
Employee second = p.getSecond();
System.out.println(first.getName() + " and " + second.getName() + " are buddies.");
} public static void minmaxBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)
{
if (a.length == 0) return;
Manager min = a[0];
Manager max = a[0];
for (int i = 1; i < a.length; i++)
{
if (min.getBonus() > a[i].getBonus()) min = a[i];
if (max.getBonus() < a[i].getBonus()) max = a[i];
}
result.setFirst(min);
result.setSecond(max);
} public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)
{
minmaxBonus(a, result);
PairAlg.swapHelper(result); // SavaHelp捕获通配符类型
}
// 无法写入公共静态<T超级管理器> ...
} class PairAlg
{
public static boolean hasNulls(Pair<?> p)
{
return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null;
} public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); } public static <T> void swapHelper(Pair<T> p)
{
T t = p.getFirst();
p.setFirst(p.getSecond());
p.setSecond(t);
}
}
pair类与上面程序相同，此处不做重复定义。
运行结果如下：
实验2：编程练习：
编程练习1：实验九编程题总结
1.实验九编程练习1总结（从程序总体结构说明、模块说明，目前程序设计存在的困难与问题三个方面阐述）。
总结：
这个程序定义了一个people类，用people类实现people接口，以name属性进行排序。然后在主类中实现方法的调用，文件的读取和异常判断。
现状：对于接口与继承的关系理解还不是太过透彻；
困难：对Java所学知识需要时间从细梳理
2.实验九编程练习2总结（从程序总体结构说明、模块说明，目前程序设计存在的困难与问题三个方面阐述）。
总结：
这个程序实现起来没有太大的难度，定义一个sf类将方法封装，在主函数中用round() 方法实现随机题目的产生和将题目数字限制在100以内，添加了异常处理，实现文件的输出
困难：对于除法的实现不够细致
编程练习2：采用泛型程序设计技术改进实验九编程练习2，使之可处理实数四则运算，其他要求不变。
程序如下：
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.math.BigDecimal;
import java.util.Scanner; public class ss {
public static void main(String[] args) { Scanner in = new Scanner(System.in);
Calculator<Integer> sf = new Calculator<Integer>();
File file = new File("wzt.txt");
if(file.exists()) {
System.out.println("文件已存在");
}
PrintWriter output = null;
try {
output = new PrintWriter(new FileOutputStream(file));
} catch (Exception e) {
//e.printStackTrace();
}
int sum = 0; System.out.println("计算结果保留两位小数");
for (int i = 1; i < 11; i++) {
int a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
int b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
int s = (int) Math.round(Math.random() * 3); switch(s)
{
case 1:
System.out.println(i+": "+a+"/"+b+"=");
Number c = in.nextDouble();
output.println(a+"/"+b+"="+c);
Number g = sf.division(a, b);
BigDecimal division = new BigDecimal(g.doubleValue());
g = division.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
if (c.equals(g)) {
sum += 10;
System.out.println("恭喜答案正确");
}
else {
System.out.println("抱歉，答案错误");
} break; case 2:
System.out.println(i+": "+a+"*"+b+"=");
Number c1 = in.nextDouble();
output.println(a+"*"+b+"="+c1);
Number g1 = sf.mulitiplication(a, b);
BigDecimal mul = new BigDecimal(g1.doubleValue());
g1 = mul.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
if (c1.equals(g1) ){
sum += 10;
System.out.println("恭喜答案正确");
}
else {
System.out.println("抱歉，答案错误");
}
break;
case 3:
System.out.println(i+": "+a+"+"+b+"=");
Number c2 = in.nextDouble();
output.println(a+"+"+b+"="+c2);
Number g2 =sf.addition(a, b);
BigDecimal add = new BigDecimal(g2.doubleValue());
g2 = add.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
if (c2.equals(g2)) {
sum += 10;
System.out.println("恭喜答案正确");
}
else {
System.out.println("抱歉，答案错误");
} break ;
case 4:
System.out.println(i+": "+a+"-"+b+"=");
Number c3 = in.nextDouble();
output.println(a+"-"+b+"="+c3);
Number g3 = sf.subtraction(a, b);
BigDecimal sub = new BigDecimal(g3.doubleValue());
g3 = sub.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
if (c3.equals(g3)) {
sum += 10;
System.out.println("恭喜答案正确");
}
else {
System.out.println("抱歉，答案错误");
}
break ; } }
System.out.println("成绩"+sum);
output.println("成绩:"+sum);
output.close();
in.close(); }
}
public class Calculator<T> {
public Calculator() {
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public Number addition(T m,T n) {
return Double.parseDouble(m.toString())+Double.parseDouble(n.toString());
}
public Number subtraction(T m,T n) {
return Double.parseDouble(m.toString())-Double.parseDouble(n.toString());
}
public Number mulitiplication(T m,T n) {
return Double.parseDouble(m.toString())*Double.parseDouble(n.toString());
}
public Number division(T m,T n) {
if(Double.parseDouble(n.toString()) != 0)
return Double.parseDouble(m.toString())/Double.parseDouble(n.toString());
else
return 0;
}
}
程序结果如下：
第三部分：总结
通过本周的学习，我理解了泛型概念，了解了泛型程序设计，我觉得泛型程序设计的优点是编写代码可以被很多不同类型的对象所重用。减少了代码量，而且增加了程序的可读性。通过这半学期对Java语言的学习，在老师和助教学长的帮助指导鼓励下，我的编程能力有了很大的提升，结合上学期C语言的学习，更深层次的理解了Java语言的优点和特性，也加深了我对C的理解。