Java语言程序设计——篇十一（1）

news2024/9/24 16:24:09

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泛型

  • 泛型类型
    • 实战演练
    • 实战演练
  • 泛型方法
    • 实战演练
  • 通配符(?)的使用
    • 实战演练
  • 有界类型参数
    • 实战演练
  • 继承泛型类与实现泛型接口
      • 🐱综合练习

泛型类型

  • 泛型其实质就是将数据的类型参数化，通过为类、接口及方法设置类型参数来定义泛型。
  • 泛型使一个类或一个方法可在不同类型的对象上进行操作。
  • 泛型所操作的数据类型被指定为一个参数，这个参数被称为类型参数（type parameters）。
  • 泛型类的定义是在类名后面加上，泛型接口的定义是在接口名后面加上，而泛型方法的定义是在方法的返回值前面加上，其头部定义分别如下：
泛型类的定义：[修饰符] class 类名<T>
泛型接口的定义：[public] interface 接口名<T>
泛型方法的定义:[public][static] <T> 返回值类型 方法名(T 参数)

a、类型参数名使用单个大写字母表示。
b、常用的类型参数名有：E（表示元素）、K（表示键）、N（表示数）、T（表示类型）、V（表示值）
c、在类和接口的声明中，可以有多个类型参数，但每个参数必须是唯一的。

实战演练

例：泛型类Node

public class Node<T> {
   private T data;
   public Node() {}
   public Node(T data) {
        this.data = data;
   }
   public T getData() {
        return data;
   }
   public void setData(T data) {
        this.data = data;
   }
   public void showType() {
        System.out.println(" T的类型是:" +data.getClass().getName());
   }
}
  • 在使用泛型定义的类创建对象时，即在泛型类实例化时，也使用new运算符，但在类名后面需给出类型参数T的具体类型。
eg: Node<Integer> intNode = new Node<Integer>();
    Node<Integer> intNode = new Node<>();
  • 在泛型类实例化的过程中，实际类型必须是引用类型， 不能用int、double或char等这样的基本类型来替换类型参数T。

实战演练

public interface Entry<K,V> {
    public K getKey();
    public V getValue();
}
public class Pair<K,V> implements Entry<K,V>{
   private K key;
   private V value;
   public Pair(K key, V value) {
  	this.key = key;
  	this.value= value;
   }
   public void setKey(K key) {this.key = key;}
   public K getKey() {return key;}
   public void setValue(V vlaue) {this.value = value;}
   public V getValue() {return value;}
   public static void main(String[] args) {
   Pair<Integer,String> p1 = new Pair<>(20, "twenty");
   Pair<String,String> p2 = new Pair<>("China", "Beijing");
   System.out.println(p1.getValue());
   System.out.println(p2.getKey());
   }
}

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泛型方法

  • 要定义泛型方法，只需将泛型的类型参数置于返回值前即可。
  • 在Java中，任何方法都可声明为泛型方法。
  • 只有声明了的方法才是泛型方法，泛型类中使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。
  • 泛型方法除了定义不同，调用时与普通方法一样。
  • 推荐使用返回值类型和参数类型一致的泛型方法。

实战演练

例：Util.java

public class Util {
    public static <T> void swap(T[] array, int i, int j){
        T temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;
    }
    public static <K, V> boolean compare(Pair<K, V> p1, Pair<K, V> p2) {
        return p1.getKey().equals(p2.getKey()) &&
               p1.getValue().equals(p2.getValue());
    }
    public static void main(String[] args) {
	Integer[] numbers = {1, 3, 5, 7};
	Util.<Integer>swap(numbers, 0, 3);
	for(Integer n:numbers){
   		System.out.println(n + “ ”);   // 输出7 3 5 1
	}
	Pair<Integer, String> p1 = new Pair<>(1, "apple");
	Pair<Integer, String> p2 = new Pair<>(1, "apple");
	boolean same = Util.<Integer,String>compare(p1, p2);
	System.out.println(same);     // 输出true
       }
}

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通配符(?)的使用

  • 泛型类型本身是一个Java类型，为泛型类型传递不同的类型参数会产生不同的类型。
ArrayList<Object> list1 = new ArrayList<Object>();
ArrayList<String> list2 = new ArrayList<String>();
  • 尽管String是Object的子类，但ArrayList并不是ArrayList的子类型。
  • 把ArrayList对象传递给一个需要ArrayList对象的方法，将会产生一个编译错误。
//打印传递列表的所有元素
public static void printList(List<Object> list){
     for(Object element: list){
           System.out.println(element);
     }
}

如何使上述方法可打印任意类型的列表？
       
     通配符(?)List<?> list

实战演练

例：WildCardDemo.java

import java.util.*;
public class WildCardDemo {
 public static void printList(List<?> list){
  for(Object element : list)
      System.out.print(element+" ");
     }
 public static void main(String[] args) {
 List<Integer> myList1 = new ArrayList<>();
 List<String> myList2 = new ArrayList<>();
 myList1.add(3);
 myList1.add(5);
 myList2.add("three");
 myList2.add("five");
          printList(myList1);
          System.out.println();
          printList(myList2);
    }
}

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有界类型参数

  • 有时需要限制泛型类的类型参数，这就需要使用有界类型参数（bounded type parameter）。
  • 有界类型分为上界和下界：
  • 上界用extends指定：泛型类名<? extends T>
    含义：传递的类型参数是T类或是继承类T的子类或是实现接口T的类类型
  • 下界用super指定：泛型类名<? super T>
    含义：传递的类型参数是类T或类T的父类的某种类型

实战演练

例1：

Demo11_1<？ extends List> x = null;
x = new Demo11_1<LinkedList>( );  //正确
x = new Demo11_1<ArrayList>( );    //正确
x = new Demo11_1<HashMap>( );    //编译错误

java.util. LinkedList 和java.util. ArrayList类都实现了List接口
例2：BoundedTypeDemo.java

import java.util.*;
public class BoundedTypeDemo {
    public static double getAverage(List<? extends Number> numberList){
    double total = 0.0;
    for(Number number :numberList)
          total += number.doubleValue();
    return total/numberList.size();
    }
   public static void main(String[] args) {
    List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
    integerList.add(3);
    integerList.add(30);
    integerList.add(300);
    System.out.println(getAverage(integerList));  // 111.0    
    List<Double> doubleList = new ArrayList<>();
    doubleList.add(5.5);
    doubleList.add(55.5);
    System.out.println(getAverage(doubleList));  // 30.5
    }
}

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继承泛型类与实现泛型接口

  • 被定义为泛型的类或接口可被继承与实现。
  • 泛型类的继承：
public class ExtendClass<T1>
{  }
class SubClass<T1,T2,T3> extends ExtendClass<T1>
{  }
  • 泛型接口的实现：
interface Face<T1>`package shujia_test1;

public class Point<T extends Number> {
	// 成员变量
	private T x;
	private T y;

	// 构造方法
	public Point(T x, T y) {
		this.x = x;
		this.y = y;
	}

	// Getter 和 Setter
	public T getX() {
		return x;
	}

	public void setX(T x) {
		this.x = x;
	}

	public T getY() {
		return y;
	}

	public void setY(T y) {
		this.y = y;
	}

	// translate 方法，将点移动到新的坐标
	public void translate(T dx, T dy) {
		// 由于 T 是 Number 的子类，我们可以安全地调用 doubleValue()
		double dxDouble = dx.doubleValue();
		double dyDouble = dy.doubleValue();

		// 这里我们假设 x 和 y 也应该是可以转换为 double 的 Number 类型
		double xDouble = this.x.doubleValue();
		double yDouble = this.y.doubleValue();

		// 进行计算
		double newX = xDouble + dxDouble;
		double newY = yDouble + dyDouble;

		// 现在我们需要将结果转换回 T 类型。但是，由于类型擦除，我们不能直接这样做。
		// 一个简单的解决方案是抛出一个异常或要求调用者提供一个转换函数。
		// 但为了演示，我们假设 T 是 Double（这在实际应用中可能不是一个好主意）
		if (this.x instanceof Double && dx instanceof Double) {
			this.x = (T) Double.valueOf(newX); // 这里有一个不安全的类型转换，但在某些情况下是可行的
			this.y = (T) Double.valueOf(newY); // 同样，这里也有一个不安全的类型转换
		} else {
			// 处理其他情况，比如当 T 不是 Double 时
			throw new ClassCastException("Unsupported operation for non-Double types.");
		}

		// 或者，更好的方法是接受精度损失，并始终将 x 和 y 存储为 double（如果适用）
	}

	// 主方法，用于演示
	public static void main(String[] args) {
		// 创建Point<Integer>对象
		Point<Integer> pointInt = new Point<>(1, 2);
		System.out.println("Integer Point: (" + pointInt.getX() + ", " + pointInt.getY() + ")");
		pointInt.translate(3, 4);
		System.out.println("Translated Integer Point: (" + pointInt.getX() + ", " + pointInt.getY() + ")");

		// 创建Point<Double>对象
		Point<Double> pointDouble = new Point<>(1.5, 2.5);
		System.out.println("Double Point: (" + pointDouble.getX() + ", " + pointDouble.getY() + ")");
		pointDouble.translate(3.5, 4.5);
		System.out.println("Translated Double Point: (" + pointDouble.getX() + ", " + pointDouble.getY() + ")");
	}
}
`
{  }
class SubClass<T1,T2 > implements Face<T1>
{  }

🐱综合练习

定义一个泛型类Point，其中包含x和y两个类型为T的成员，定义带两个参数的构造方法，为x和y定义setter和getter，另外定义translate()方法将点移动到新的坐标。编写main()方法，创建Point对象和Point对象。

package shujia_test1;

public class Point<T extends Number> {
	// 成员变量
	private T x;
	private T y;

	// 构造方法
	public Point(T x, T y) {
		this.x = x;
		this.y = y;
	}

	// Getter 和 Setter
	public T getX() {
		return x;
	}

	public void setX(T x) {
		this.x = x;
	}

	public T getY() {
		return y;
	}

	public void setY(T y) {
		this.y = y;
	}

	// translate 方法，将点移动到新的坐标
	public void translate(T dx, T dy) {
		// 由于 T 是 Number 的子类，我们可以安全地调用 doubleValue()
		double dxDouble = dx.doubleValue();
		double dyDouble = dy.doubleValue();

		// 这里我们假设 x 和 y 也应该是可以转换为 double 的 Number 类型
		double xDouble = this.x.doubleValue();
		double yDouble = this.y.doubleValue();

		// 进行计算
		double newX = xDouble + dxDouble;
		double newY = yDouble + dyDouble;

		// 现在我们需要将结果转换回 T 类型。但是，由于类型擦除，我们不能直接这样做。
		// 一个简单的解决方案是抛出一个异常或要求调用者提供一个转换函数。
		// 但为了演示，我们假设 T 是 Double（这在实际应用中可能不是一个好主意）
		if (this.x instanceof Double && dx instanceof Double) {
			this.x = (T) Double.valueOf(newX); // 这里有一个不安全的类型转换，但在某些情况下是可行的
			this.y = (T) Double.valueOf(newY); // 同样，这里也有一个不安全的类型转换
		} else {
			// 处理其他情况，比如当 T 不是 Double 时
			throw new ClassCastException("Unsupported operation for non-Double types.");
		}

		// 或者，更好的方法是接受精度损失，并始终将 x 和 y 存储为 double（如果适用）
	}

	// 主方法，用于演示
	public static void main(String[] args) {
		// 创建Point<Integer>对象
		Point<Integer> pointInt = new Point<>(1, 2);
		System.out.println("Integer Point: (" + pointInt.getX() + ", " + pointInt.getY() + ")");
		pointInt.translate(3, 4);
		System.out.println("Translated Integer Point: (" + pointInt.getX() + ", " + pointInt.getY() + ")");

		// 创建Point<Double>对象
		Point<Double> pointDouble = new Point<>(1.5, 2.5);
		System.out.println("Double Point: (" + pointDouble.getX() + ", " + pointDouble.getY() + ")");
		pointDouble.translate(3.5, 4.5);
		System.out.println("Translated Double Point: (" + pointDouble.getX() + ", " + pointDouble.getY() + ")");
	}
}

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