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Java泛型需要注意的問題

 我們都知道Java 在 1.5 引入了泛型機制，泛型的本質(zhì)是參數(shù)化類型，也就是說變量的類型是一個參數(shù)，在使用時再指定為具體類型。泛型可以用于類、接口、方法，通過使用泛型可以使代碼更簡單、安全。本文通過參考《Java編程思想》對泛型使用過程中需要注意的問題進行了總結(jié)以及給大家提供一些泛型相關(guān)的面試題供大家學(xué)習(xí)使用。

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泛型相關(guān)問題

1、泛型類型引用傳遞問題

在 Java 中，像下面形式的引用傳遞是不允許的：

 
 
 
    
  
  
  
  1. ArrayList arrayList1=new ArrayList();//編譯錯誤
  
  
  
  2. ArrayList arrayList1=new ArrayList();//編譯錯誤
 
 
 
    我們先看第一種情況，將第一種情況拓展成下面的形式：
     
 
 
      
  
  
  
    1. ArrayList arrayList1=new ArrayList();
  
  
  
    2. arrayList1.add(new Object());
      3. 
  
  
  
    3. arrayList1.add(new Object());
      4. 
  
  
  
    4. ArrayList arrayList2=arrayList1;//編譯錯誤
      5. 
 
 
 
      實際上，在第 4 行代碼處，就會有編譯錯誤。那么，我們先假設(shè)它編譯沒錯。那么當(dāng)我們使用arrayList2 引用用 get()方法取值的時候，返回的都是 String 類型的對象，可是它里面實際上已經(jīng)被我們存放了 Object 類型的對象，這樣，就會有 ClassCastException 了。所以為了避免這種極易出現(xiàn)的錯誤，Java 不允許進行這樣的引用傳遞。（這也是泛型出現(xiàn)的原因，就是為了解決類型轉(zhuǎn)換的問題，我們不能違背它的初衷）。
      在看第二種情況，將第二種情況拓展成下面的形式：
       
 
 
        
  
  
  
      1. ArrayList arrayList1=new ArrayList();
        2. 
  
  
  
      2. arrayList1.add(new String());
        3. 
  
  
  
      3. arrayList1.add(new String());
        4. 
  
  
  
      4. ArrayList arrayList2=arrayList1;//編譯錯誤
 
 
 
        沒錯，這樣的情況比第一種情況好的多，最起碼，在我們用 arrayList2 取值的時候不會出現(xiàn)ClassCastException，因為是從 String 轉(zhuǎn)換為 Object?？墒?，這樣做有什么意義呢，泛型出現(xiàn)的原因，就是為了解決類型轉(zhuǎn)換的問題。我們使用了泛型，到頭來，還是要自己強轉(zhuǎn)，違背了泛型設(shè)計的初衷。所以 java 不允許這么干。再說，你如果又用 arrayList2 往里面 add()新的對象，那么到時候取得時候，我怎么知道我取出來的到底是 String 類型的，還是 Object 類型的呢？所以，要格外注意泛型中引用傳遞問題。
        2、泛型類型變量不能是基本數(shù)據(jù)類型
        就比如，沒有 ArrayList，只有 ArrayList。因為當(dāng)類型擦除后，ArrayList 的原始類中的類型變量（T）替換為 Object，但 Object 類型不能存儲 double 值。
        3、運行時類型查詢
         
 
 
          
  
  
  
        1. ArrayList arrayList=new ArrayList();if( arrayList instanceof ArrayLi
          2. 
 
 
 
        因為類型擦除之后，ArrayList只剩下原始類型，泛型信息 String 不存在了。
        4、泛型在靜態(tài)方法和靜態(tài)類中的問題
        泛型類中的靜態(tài)方法和靜態(tài)變量不可以使用泛型類所聲明的泛型類型參數(shù)
         
 
 
          
  
  
  
        1. public class Test2 {
          2. 
  
  
  
        2. public static T one; //編譯錯誤
          3. 
  
  
  
        3. public static T show(T one){ //編譯錯誤
          4. 
  
  
  
        4. return null;
          5. 
  
  
  
        5. } }
          6. 
 
 
 
        因為泛型類中的泛型參數(shù)的實例化是在定義泛型類型對象（例如 ArrayList）的時候指定的，而靜態(tài)變量和靜態(tài)方法不需要使用對象來調(diào)用。對象都沒有創(chuàng)建，如何確定這個泛型參數(shù)是何種類型，所以當(dāng)然是錯誤的。
        但是要注意區(qū)分下面的一種情況：
         
 
 
          
  
  
  
        1. public class Test2 {
          2. 
  
  
  
        2. public static T show(T one){//這是正確的
          3. 
  
  
  
        3. return null;
          4. 
  
  
  
        4. } }
          5. 
 
 
 
        因為這是一個泛型方法，在泛型方法中使用的 T 是自己在方法中定義的 T，而不是泛型類中的 T。
        泛型相關(guān)面試題
        1. Java 中的泛型是什么 ? 使用泛型的好處是什么?
        泛型是一種參數(shù)化類型的機制。它可以使得代碼適用于各種類型，從而編寫更加通用的代碼，例如集合框架。泛型是一種編譯時類型確認機制。它提供了編譯期的類型安全，確保在泛型類型（通常為泛型集合）上只能使用正確類型的對象，避免了在運行時出現(xiàn) ClassCastException。
        2、Java 的泛型是如何工作的 ? 什么是類型擦除 ?
        泛型的正常工作是依賴編譯器在編譯源碼的時候，先進行類型檢查，然后進行類型擦除并且在類型參數(shù)出現(xiàn)的地方插入強制轉(zhuǎn)換的相關(guān)指令實現(xiàn)的。
        編譯器在編譯時擦除了所有類型相關(guān)的信息，所以在運行時不存在任何類型相關(guān)的信息。例如List在運行時僅用一個 List 類型來表示。為什么要進行擦除呢？這是為了避免類型膨脹。
        3. 什么是泛型中的限定通配符和非限定通配符 ?
        限定通配符對類型進行了限制。有兩種限定通配符，一種是它通過確保類型必須是 T 的子類來設(shè)定類型的上界，另一種是它通過確保類型必須是 T 的父類來設(shè)定類型的下界。泛型類型必須用限定內(nèi)的類型來進行初始化，否則會導(dǎo)致編譯錯誤。另一方面表示了非限定通配符，因為可以用任意類型來替代。
        4. List和 List 之間有什么區(qū)別 ?
        這和上一個面試題有聯(lián)系，有時面試官會用這個問題來評估你對泛型的理解，而不是直接問你什么是限定通配符和非限定通配符。這兩個 List 的聲明都是限定通配符的例子，List可以接受任何繼承自 T 的類型的 List，而 List可以接受任何 T 的父類構(gòu)成的 List。例如 List可以接受 List或 List。在本段出現(xiàn)的連接中可以找到更多信息。
        5. 如何編寫一個泛型方法，讓它能接受泛型參數(shù)并返回泛型類型?
        編寫泛型方法并不困難，你需要用泛型類型來替代原始類型，比如使用 T, E or K,V 等被廣泛認可的類型占位符。泛型方法的例子請參閱 Java 集合類框架。最簡單的情況下，一個泛型方法可能會像這樣:
         
 
 
          
  
  
  
        1. public V put(K key, V value) {
          2. 
  
  
  
        2. return cache.put(key, value);
          3. 
  
  
  
        3. }
          4. 
 
 
 
        6. Java 中如何使用泛型編寫帶有參數(shù)的類?
        這是上一道面試題的延伸。面試官可能會要求你用泛型編寫一個類型安全的類，而不是編寫一個泛型方法。關(guān)鍵仍然是使用泛型類型來代替原始類型，而且要使用 JDK 中采用的標(biāo)準占位符。
        7. 編寫一段泛型程序來實現(xiàn) LRU 緩存?
        對于喜歡 Java 編程的人來說這相當(dāng)于是一次練習(xí)。給你個提示，LinkedHashMap 可以用來實現(xiàn)固定大小的 LRU 緩存，當(dāng) LRU 緩存已經(jīng)滿了的時候，它會把最老的鍵值對移出緩存。LinkedHashMap 提供了一個稱為 removeEldestEntry()的方法，該方法會被 put()和 putAll()調(diào)用來刪除最老的鍵值對。
        8. 你可以把 List傳遞給一個接受 List參數(shù)的方法嗎？(見上面說明)
        對任何一個不太熟悉泛型的人來說，這個 Java 泛型題目看起來令人疑惑，因為乍看起來 String 是一種Object，所以 List應(yīng)當(dāng)可以用在需要 List的地方，但是事實并非如此。真這樣做的話會導(dǎo)致編譯錯誤。如果你再深一步考慮，你會發(fā)現(xiàn) Java 這樣做是有意義的，因為 List可以存儲任何類型的對象包括 String, Integer 等等，而 List卻只能用來存儲 Strings。
        9. Array 中可以用泛型嗎?
        這可能是 Java 泛型面試題中最簡單的一個了，當(dāng)然前提是你要知道 Array 事實上并不支持泛型，這也是為什么 Joshua Bloch 在 Effective Java 一書中建議使用 List 來代替 Array，因為 List 可以提供編譯期的類型安全保證，而 Array 卻不能。
        10. 如何阻止 Java 中的類型未檢查的警告?
        如果你把泛型和原始類型混合起來使用，例如下列代碼，Java 5 的 javac 編譯器會產(chǎn)生類型未檢查的警告，例如 List rawList = new ArrayList()注意: Hello.java 使用了未檢查或稱為不安全的操作;這種警告可以使用@SuppressWarnings("unchecked")注解來屏蔽。
        11、Java 中 List和原始類型 List 之間的區(qū)別?
        原始類型和帶參數(shù)類型之間的主要區(qū)別是，在編譯時編譯器不會對原始類型進行類型安全檢查，卻會對帶參數(shù)的類型進行檢查，通過使用 Object 作為類型，可以告知編譯器該方法可以接受任何類型的對象，比如 String 或 Integer。這道題的考察點在于對泛型中原始類型的正確理解。它們之間的第二點區(qū)別是，你可以把任何帶參數(shù)的泛型類型傳遞給接受原始類型 List 的方法，但卻不能把List傳遞給接受 List的方法，因為會產(chǎn)生編譯錯誤。
        12、Java 中 List和 List之間的區(qū)別是什么?
        這道題跟上一道題看起來很像，實質(zhì)上卻完全不同。List 是一個未知類型的 List，而List其實是任意類型的 List。你可以把 List, List賦值給 List，卻不能把 List賦值給 List。
         
 
 
          
  
  
  
        1. List listOfAnyType;
          2. 
  
  
  
        2. List listOfObject = new ArrayList();
  
  
  
        3. List listOfString = new ArrayList();
          4. 
  
  
  
        4. List listOfInteger = new ArrayList();
          5. 
  
  
  
        5. listOfAnyType = listOfString; //legal
          6. 
  
  
  
        6. listOfAnyType = listOfInteger; //legal
          7. 
  
  
  
        7. listOfObjectType = (List) listOfString; //compiler error - in-convertible ty
 
 
 
          13、List和原始類型 List 之間的區(qū)別.
          該題類似于“原始類型和帶參數(shù)類型之間有什么區(qū)別”。帶參數(shù)類型是類型安全的，而且其類型安全是由編譯器保證的，但原始類型 List 卻不是類型安全的。你不能把 String 之外的任何其它類型的 Object 存入String 類型的 List 中，而你可以把任何類型的對象存入原始 List 中。使用泛型的帶參數(shù)類型你不需要進行類型轉(zhuǎn)換，但是對于原始類型，你則需要進行顯式的類型轉(zhuǎn)換。
           
 
 
            
  
  
  
          1. List listOfRawTypes = new ArrayList();
            2. 
  
  
  
          2. listOfRawTypes.add("abc");
            3. 
  
  
  
          3. listOfRawTypes.add(123); //編譯器允許這樣 - 運行時卻會出現(xiàn)異常
            4. 
  
  
  
          4. String item = (String) listOfRawTypes.get(0); //需要顯式的類型轉(zhuǎn)換
            5. 
  
  
  
          5. item = (String) listOfRawTypes.get(1); //拋 ClassCastException，因為 Integer 不能被轉(zhuǎn)換為 String
            6. 
  
  
  
          6. List listOfString = new ArrayList();
            7. 
  
  
  
          7. listOfString.add("abcd");
            8. 
  
  
  
          8. listOfString.add(1234); //編譯錯誤，比在運行時拋異常要好
            9. 
  
  
  
          9. item = listOfString.get(0); //不需要顯式的類型轉(zhuǎn)換 - 編譯器自動轉(zhuǎn)換
            10. 
 
 
 
          通配符
          通配符上界
          常規(guī)使用
           
 
 
            
  
  
  
          1. public class Test {
            2. 
  
  
  
          2. public static void printIntValue(List list) {
            3. 
  
  
  
          3. for (Number number : list) {
            4. 
  
  
  
          4. System.out.print(number.intValue()+" ");
            5. 
  
  
  
          5. }
            6. 
  
  
  
          6. System.out.println();
            7. 
  
  
  
          7. }
            8. 
  
  
  
          8. public static void main(String[] args) {
            9. 
  
  
  
          9. List integerList=new ArrayList();
            10. 
  
  
  
          10. integerList.add(2);
            11. 
  
  
  
          11. integerList.add(2);
            12. 
  
  
  
          12. printIntValue(integerList);
            13. 
  
  
  
          13. List floatList=new ArrayList();
            14. 
  
  
  
          14. floatList.add((float) 3.3);
            15. 
  
  
  
          15. floatList.add((float) 0.3);
            16. 
  
  
  
          16. printIntValue(floatList);
            17. 
  
  
  
          17. } }
            18. 
 
 
 
          輸出：
          2 2
          3 0
          非法使用
           
 
 
            
  
  
  
          1. public class Test {
            2. 
  
  
  
          2. public static void fillNumberList(List list) {
            3. 
  
  
  
          3. list.add(new Integer(0));//編譯錯誤
            4. 
  
  
  
          4. list.add(new Float(1.0));//編譯錯誤
            5. 
  
  
  
          5. }
            6. 
  
  
  
          6. public static void main(String[] args) {
            7. 
  
  
  
          7. List list=new ArrayList();
            8. 
  
  
  
          8. list.add(new Integer(1));//編譯錯誤
            9. 
  
  
  
          9. list.add(new Float(1.0));//編譯錯誤
            10. 
  
  
  
          10. } }
            11. 
 
 
 
          List可以代表 List或 List，為什么不能像其中加入 Integer或者 Float 呢？
          首先，我們知道 List之中只能加入 Integer。并且如下代碼是可行的：
           
 
 
            
  
  
  
          1. List list1=new ArrayList();
            2. 
  
  
  
          2. List list2=new ArrayList();
            3. 
 
 
 
          假設(shè)前面的例子沒有編譯錯誤，如果我們把 list1 或者 list2 傳入方法 fillNumberList，顯然都會出現(xiàn)類型不匹配的情況，假設(shè)不成立。
          因此，我們得出結(jié)論：不能往 List 中添加任意對象，除了 null。
          那為什么對 List進行迭代可以呢，因為子類必定有父類相同的接口，這正是我們所期望的。
          通配符下界
          常規(guī)使用
           
 
 
            
  
  
  
          1. public class Test {
            2. 
  
  
  
          2. public static void fillNumberList(List list) {
            3. 
  
  
  
          3. list.add(new Integer(0));
            4. 
  
  
  
          4. list.add(new Float(1.0));
            5. 
  
  
  
          5. }
            6. 
  
  
  
          6. public static void main(String[] args) {
            7. 
  
  
  
          7. List list=new ArrayList();
            8. 
  
  
  
          8. list.add(new Integer(1));
            9. 
  
  
  
          9. list.add(new Float(1.1));
            10. 
  
  
  
          10. } }
            11. 
 
 
 
          可以添加 Number 的任何子類，為什么呢？
          List可以代表 List，其中 T 為 Number 父類，（雖然 Number 沒有父類）。如果說，T 為 Number 的父類，我們想 List中加入 Number 的子類肯定是可以的。
          非法使用
          對 List進行迭代是不允許的。為什么呢？你知道用哪種接口去迭代 List 嗎？只有用 Object類的接口才能保證集合中的元素都擁有該接口，顯然這個意義不大。其應(yīng)用場景略。
          無界通配符
          知道了通配符的上界和下界，其實也等同于知道了無界通配符，不加任何修飾即可，單獨一個“？”。如List，“？”可以代表任意類型，“任意”也就是未知類型。
          List與 List并不等同，List是 List的子類。還有不能往 List list里添加任意對象，除了 null。
          常規(guī)使用
          1、當(dāng)方法是使用原始的 Object 類型作為參數(shù)時，如下：
           
 
 
            
  
  
  
          1. public static void printList(List list) {
  
  
  
          2. for (Object elem : list)
            3. 
  
  
  
          3. System.out.println(elem + "");
            4. 
  
  
  
          4. System.out.println();
            5. 
  
  
  
          5. }
            6. 
 
 
 
            可以選擇改為如下實現(xiàn)：
             
 
 
              
  
  
  
            1. public static void printList(List list) {
              2. 
  
  
  
            2. for (Object elem: list)
              3. 
  
  
  
            3. System.out.print(elem + "");
              4. 
  
  
  
            4. System.out.println();
              5. 
  
  
  
            5. }
              6. 
 
 
 
            這樣就可以兼容更多的輸出，而不單純是 List,如下：
             
 
 
              
  
  
  
            1. List li = Arrays.asList(1, 2, 3);
              2. 
  
  
  
            2. List ls = Arrays.asList("one", "two", "three");
              3. 
  
  
  
            3. printList(li);
              4. 
  
  
  
            4. printList(ls);
              5. 
 
 
 
                                                            
            
                                                分享題目：Java泛型需要注意的問題                                                
            
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