多态泛型类型

1/1多态泛型类型第一部分多态与泛型的概念及区别 2第二部分协变与逆变泛型类型 4第三部分类型擦除与运行时类型查询 8第四部分泛型方法的类型推断 11第五部分通配符在泛型中的应用 14第六部分有界泛型类型的使用 17第七部分泛型类型在集合中的应用 20第八部分泛型类型在设计模式中的作用 24

第一部分多态与泛型的概念及区别关键词关键要点主题名称：多态性

1.多态性是指对象可以具有不同的形式或行为，具体取决于其类型。

2.在面向对象编程中，多态性是通过继承和多态方法实现的。

3.多态性允许程序处理不同类型的对象，而无需显式地检查其类型。

主题名称：泛型性

多态与泛型的概念及区别

多态

*定义：多态允许一个接口或抽象类被多个不同类实现，这些类具有不同的行为。

*实现：通过继承和方法重写实现。

*特点：

*代码可重用性：相同的接口或抽象类可用于不同的类，减少代码重复。

*可扩展性：易于添加新类或修改现有类，而无需更改现有代码。

*松散耦合：接口或抽象类将类之间的耦合度降至最低。

泛型

*定义：泛型允许定义独立于特定数据类型的类型。

*实现：使用类型变量（例如，T）来表示数据类型。

*特点：

*类型安全：编译器确保泛型类型仅与兼容的数据类型一起使用。

*代码可重用性：相同的泛型类型可用于不同的数据类型，提高代码可重用性。

*改进性能：通过消除类型擦除，泛型可以提高运行时性能。

多态与泛型的区别

|特征|多态|泛型|

||||

|目的|允许不同类型的对象具有相同的接口|允许创建独立于数据类型的类型|

|实现|继承和重写|类型变量|

|类型检查|运行时|编译时|

|性能|可能比泛型更快|可能比多态更快|

|类型擦除|是|否|

|可重用性|针对特定类型|针对所有类型|

|可扩展性|通过添加新类|通过添加新类型|

多态泛型类型

多态泛型类型结合了多态和泛型的优势，通过以下方式实现：

*定义一个泛型接口或抽象类，其中类型变量表示数据类型。

*为泛型接口或抽象类创建多个具体实现，这些实现具有不同的类型参数。

*使用继承和方法重写实现多态行为。

优点

*提高代码可重用性和灵活性。

*增强类型安全和性能。

*简化复杂代码结构。

示例

```java

//定义泛型接口

intcompareTo(To);

}

//定义泛型类

privateTfirst;

privateUsecond;

//...

}

```

结论

多态和泛型是面向对象编程中强大的概念，它们允许开发人员创建灵活、可重用和类型安全的代码。多态泛型类型进一步增强了这些功能，提供了一种将多态性和泛型结合起来的方法，从而提高了代码质量和开发效率。第二部分协变与逆变泛型类型关键词关键要点【协变泛型类型】：

1.协变泛型类型允许其元素类型随着继承关系向上变化，即子类的泛型类型可以赋值给父类的泛型类型。

2.协变泛型常用于表示只读集合，例如列表或数组，因为基类的只读集合始终可以安全地赋值给派生类的只读集合。

3.例如，`List<Animal>`可以赋值给`List<Cat>`，因为`Cat`是`Animal`的子类，而`List<Cat>`只读集合可以安全地用于`List<Animal>`。

【逆变泛型类型】：

协变与逆变泛型类型

泛型类型是指在定义类型时使用类型变量表示类型的模板。协变和逆变是泛型类型的一种特殊形式，描述了类型变量随其参数类型变化的方式。

协变泛型类型

协变泛型类型是指当参数类型是其基类型时，泛型类型也是其基类型。换句话说，当我们使用派生类型实例化协变泛型类型时，我们得到另一个派生类型的实例。

例如，考虑以下协变泛型类：

```

privateTvalue;

this.value=value;

}

returnvalue;

}

}

```

当我们使用派生类型`Cat`实例化`Box`类时，我们得到另一个派生类型`Box<Cat>`的实例：

```

Box<Animal>animalBox=newBox<>(newAnimal());

Box<Cat>catBox=newBox<>(newCat());

```

逆变泛型类型

逆变泛型类型是指当参数类型是其派生类型时，泛型类型也是其派生类型。换句话说，当我们使用基类型实例化逆变泛型类型时，我们得到另一个基类型的实例。

例如，考虑以下逆变泛型接口：

```

voidaccept(Tt);

}

```

当我们使用基类型`Animal`实例化`Consumer`接口时，我们得到另一个基类型`Consumer<Animal>`的实例：

```

Consumer<Cat>catConsumer=animal->System.out.println(animal.getName());

Consumer<Animal>animalConsumer=catConsumer;//赋值兼容

```

协变和逆变对方法的应用

协变和逆变在泛型方法中也有应用。协变方法是指当方法的参数和返回值都是协变类型时，该方法也是协变的。逆变方法是指当方法的参数是逆变类型时，该方法是逆变的。

例如，考虑以下协变方法：

```

...

}

```

此方法是协变的，因为它接受一个协变类型的参数`Predicate<T>`并返回一个协变类型的返回值`List<T>`.

协变和逆变的限制

协变和逆变并非适用于所有泛型类型。泛型类型只有在满足某些条件时才能协变或逆变。

协变限制：

*类型变量出现在返回类型中或作为输出参数类型。

*类型变量仅出现在泛型类型中作为一个或多个类型参数的边界。

逆变限制：

*类型变量出现在参数类型中或作为输入参数类型。

*类型变量仅出现在泛型类型中作为一个或多个类型参数的上界。

示例

下表总结了一些协变和逆变泛型类型的示例：

|类型|方向|示例|

||||

|`List<T>`|协变|`List<Animal>`是`List<Cat>`的超类型|

|`Consumer<T>`|逆变|`Consumer<Animal>`是`Consumer<Cat>`的超类型|

|`Comparator<T>`|协变|`Comparator<Animal>`是`Comparator<Cat>`的超类型|

|`Producer<T>`|逆变|`Producer<Cat>`是`Producer<Animal>`的超类型|

结论

协变和逆变泛型类型是高级Java编程中强大的工具，可以提高代码的可读性、可重用性和安全性。了解这些概念对于编写健壮且高效的泛型代码至关重要。第三部分类型擦除与运行时类型查询关键词关键要点【类型擦除】

1.泛型类型在编译时被擦除，这意味着在运行时无法访问泛型类型参数。

2.擦除过程中，泛型类型参数被替换为其上限类型（通常是Object）。

3.擦除有利于提高性能，因为它消除了对类型的运行时检查的需要。

【运行时类型查询】

类型擦除与运行时类型查询

类型擦除

泛型类型会在编译时被擦除，这意味着泛型参数的类型信息在运行时不可用。编译器会将泛型类型替换为其原始形式，即不含任何类型参数。

例如，考虑以下泛型列表：

```java

List<String>names=newArrayList<>();

```

编译时，`List<String>`会被擦除为`List`。因此，在运行时，`names`变量的类型将是`List`，而不是`List<String>`。

优点：

*减少字节码大小：擦除泛型类型信息可以显著减少字节码大小，从而提高性能。

*支持原始类型：泛型类型不能表示原始类型（如int、float），而擦除允许将原始类型用作泛型参数。

*提高效率：编译器和虚拟机处理擦除后的泛型类型比处理带类型参数的泛型类型更简单、更有效率。

缺点：

*类型安全风险：擦除可能会导致类型安全问题，因为编译器无法保证在运行时使用正确的类型。

运行时类型查询

由于泛型类型在运行时不可用，因此需要机制在运行时查询对象的实际类型。有两种主要方法：

instanceof运算符

`instanceof`运算符可用于检查对象是否为特定类的实例。例如：

```java

//names变量是List<String>类型的

}

```

`instanceof`运算符可以检查对象是否为某个类的子类或实现某个接口。

反射

反射机制允许程序在运行时获取对象类型和其他元数据信息。使用反射，可以获取某个对象的实际类型：

```java

Class<?>clazz=names.getClass();

//names变量是List类型的

}

```

反射提供了更详细的类型信息，但使用反射会损害性能并可能破坏封装。

最佳实践

在使用擦除泛型类型时，应注意以下最佳实践：

*避免使用原始类型作为泛型参数。

*优先使用有界泛型类型，以便编译器可以执行额外的类型检查。

*谨慎使用反射查询运行时类型。

*考虑使用类型通配符（例如`List<?>`）来表达泛型类型，同时保持运行时灵活性。

总结

类型擦除是一种提高泛型代码性能和支持原始类型的方法。然而，它也可能引入类型安全风险。运行时类型查询机制允许在运行时获取对象的实际类型，但应谨慎使用。通过遵循最佳实践，可以安全有效地使用擦除泛型类型。第四部分泛型方法的类型推断泛型方法的类型推断

泛型方法是一种可以操作不同类型数据的函数或方法。在C#中，泛型方法的类型参数可以从方法调用中的实际参数类型推断出来。该机制被称为类型推断，它使开发人员无需显式指定泛型参数类型即可调用泛型方法。

类型推断通过以下步骤进行：

1.编译器从方法调用中的实际参数类型推断泛型参数的类型约束。

2.编译器使用这些约束来限制泛型参数的可能类型。

3.编译器确定一个最合适的泛型参数类型，该类型满足所有约束，且不会导致类型安全问题。

类型约束

类型约束指定了泛型参数类型允许的范围。这些约束可以通过以下方法指定：

*类约束：要求泛型参数类型派生自特定类或接口。

*接口约束：要求泛型参数类型实现特定接口。

*值类型约束：要求泛型参数类型是值类型。

*引用类型约束：要求泛型参数类型是引用类型。

*构造函数约束：要求泛型参数类型具有特定构造函数。

*委托约束：要求泛型参数类型是一个委托。

类型推断示例

考虑以下泛型方法：

```csharp

publicstaticTMax<T>(Ta,Tb)whereT:IComparable<T>

returna.CompareTo(b)>0?a:b;

}

```

此方法有一个泛型参数`T`，受`IComparable<T>`约束的限制。这意味着`T`类型必须实现`IComparable<T>`接口，该接口定义了`CompareTo`方法，用于比较两个相同类型的值。

要调用此方法，我们无需指定`T`类型。编译器会自动从实际参数的类型推断`T`类型：

```csharp

intmaxInt=Max(10,20);//T推断为int

stringmaxString=Max("Hello","World");//T推断为string

```

在第一个调用中，实际参数是`int`类型，因此`T`被推断为`int`。在第二个调用中，实际参数是`string`类型，因此`T`被推断为`string`。

多重类型参数的类型推断

对于具有多个泛型参数的方法，类型推断过程变得更加复杂。编译器使用以下策略来推断多重类型参数的类型：

1.编译器将实际参数类型分配给泛型参数，并确保它们满足所有类型约束。

2.编译器尝试将类型参数替换为其类型约束的类型，并确保不会导致类型安全问题。

3.编译器确定一种最合适的类型参数类型集，该类型集满足所有约束，且不会导致类型安全问题。

多重类型参数类型推断示例

考虑以下泛型方法：

```csharp

publicstaticTuple<T,U>Swap<T,U>(Ta,Ub)

returnTuple.Create(b,a);

}

```

此方法具有两个泛型参数`T`和`U`，它们没有显式约束。这意味着`T`和`U`类型的类型可能是任何类型。

要调用此方法，我们无需指定`T`和`U`类型。编译器会自动从实际参数的类型推断`T`和`U`类型：

```csharp

varswappedInts=Swap(10,20);//T推断为int，U推断为int

varswappedStrings=Swap("Hello","World");//T推断为string，U推断为string

```

在第一个调用中，实际参数是`int`类型，因此`T`和`U`都被推断为`int`。在第二个调用中，实际参数是`string`类型，因此`T`和`U`都被推断为`string`。

类型推断的限制

泛型方法的类型推断功能强大，但有一些限制：

*编译器无法推断类型约束未明确指定的类型参数的类型。

*编译器无法推断具有相同约束的多个类型参数的类型。

*编译器无法推断具有复杂类型约束的类型参数的类型。

在这些情况下，开发人员需要显式指定泛型参数类型。第五部分通配符在泛型中的应用关键词关键要点通配符在泛型中的应用

类型通配符

1.使用问号(?)表示通配符类型，可匹配任何类型。

2.通配符类型允许使用泛型类型，而不指定具体类型参数。

3.可以使用限定符(如extends、super)来限制通配符类型匹配的范围。

通配符extends

通配符在泛型中的应用

泛型通配符是一种语法糖，可以简化泛型声明和代码，同时保持类型安全性。Java提供了两种类型的通配符：`?`和`?extendsT`。

1.无界通配符(?)

无界通配符`?`表示可以匹配任何类型的泛型参数。它允许您将泛型类声明为接受或返回任何类型的对象。

```java

privateTitem;

returnitem;

}

this.item=item;

}

}

```

上述`Box`类可以存储任何类型的对象，因为它使用无界通配符`?`作为泛型参数。

2.上界通配符(?extendsT)

上界通配符`?extendsT`表示可以匹配任何类型`T`的子类型。它允许您将泛型类声明为仅接受或返回`T`或其子类型的对象。

```java

privateTitem;

returnitem;

}

this.item=item;

}

}

```

上述`BoundedBox`类只能存储`Number`或其子类型的对象，例如`Integer`、`Double`等。这是因为通配符`?extendsT`限制了`T`只能是`Number`的子类型。

通配符的应用场景

通配符在以下场景中很有用：

*通用集合：可以使用无界通配符创建可以存储任何类型对象的通用集合。

*协变返回类型：可以使用上界通配符声明协变返回类型，即子类方法可以返回比基类方法更具体的类型。

*逆变参数类型：可以使用上界通配符声明逆变参数类型，即子类方法可以接受比基类方法更通用的类型。

*类型安全强制转换：可以使用通配符安全地将对象强制转换为更具体的类型。

通配符的局限性

虽然通配符非常有用，但它们也有一些局限性：

*类型擦除：在运行时，通配符信息会被擦除，这意味着无法在运行时检查实际类型。

*安全问题：如果使用不当，通配符可能会导致类型安全问题，例如将不同的类型存储在同一集合中。

*复杂性：使用通配符可能会增加代码的复杂性，尤其是涉及多个通配符时。

通配符最佳实践

为了安全有效地使用通配符，请考虑以下最佳实践：

*仅在必要时使用通配符。

*清楚地记录使用通配符的意图。

*使用类型说明明确类型参数。

*避免在协变和逆变上下文中使用无界通配符。

*仔细考虑通配符可能导致的类型安全隐患。第六部分有界泛型类型的使用关键词关键要点有界泛型类型的使用

主题名称：通用化数据结构

、

1.有界泛型类型允许在类型参数上设置边界，从而创建可存储特定类型或其子类型对象的通用数据结构。

2.这有助于强制代码中类型一致性，防止在存储不兼容类型时出现错误。

3.例如，`List<Number>`是一个有界泛型类型，它只能存储Number类及其子类的对象，如Integer或Double。

主题名称：类型安全增强

、有界泛型类型的使用

有界泛型类型是对泛型类型的扩展，它允许在类型参数上指定界限。这意味着类型参数只能是指定类型或其派生类型的实例。

指定类型界限

有界泛型类型使用`<TextendsType>`或`<TsuperType>`语法来指定类型界限。其中：

*`<TextendsType>`：表示类型参数`T`必须是`Type`或其派生类型。

*`<TsuperType>`：表示类型参数`T`必须是`Type`或其基类。

示例

以下是使用有界泛型类型的一些示例：

```java

//限制类型参数为Number或其派生类型

//限制类型参数为Object或其基类

```

优点

使用有界泛型类型具有以下优点：

*提高类型安全性：通过限制类型参数的范围，可以确保传入和传出方法的对象具有预期的类型。

*提高代码可读性：类型界限清晰地指示了类型的预期用途，使代码更容易理解。

*重用性：有界泛型类型可以为多种类型创建可重用的类和方法。

类型通配符

类型通配符（`?`）可用于进一步泛化有界泛型类型。通配符表示类型参数可以是任何类型，但它仍然受类型界限的限制。

示例

以下示例使用类型通配符来创建接受任何类型列表的方法：

```java

```

通配符的类型

类型通配符可以有以下类型：

*无界通配符（?）：表示类型参数可以是任何类型，包括空值。

*上界通配符（?extendsType）：表示类型参数必须是`Type`或其派生类型，包括null。

*下界通配符（?superType）：表示类型参数必须是`Type`或其基类，包括null。

通配符的使用

通配符可用于以下场景：

*将对象从生产者列表复制到消费者列表，而无需进行显式类型转换。

*在不指定具体类型的情况下声明方法，以接受或返回广泛的类型。

*创建通用的算法和数据结构，可以处理多种类型。

注意

*有界泛型类型不适用于原始类型（如int或double）。

*通配符不能用于声明类型参数，只能用于实际类型参数。

*谨慎使用无界通配符，因为它允许空值，这可能会导致NullPointerException。第七部分泛型类型在集合中的应用关键词关键要点【泛型类型在集合中的应用】：

1.泛型类型允许创建一个单一的集合，该集合可以存储不同类型的数据。这消除了创建单独集合来存储每种类型的对象的需求，从而简化了代码并提高了效率。

2.泛型类型确保了类型安全性，这意味着编译器可以根据指定的类型参数检查对集合的操作。这有助于防止类型错误，从而提高了代码的可靠性。

3.泛型类型通过提供一种将类型信息嵌入集合本身的方法，提高了代码的可维护性和可读性。这使开发人员可以轻松地识别集合中存储的数据类型，避免了类型转换错误。

集合接口

1.集合接口定义了一组操作，这些操作可以对集合中的元素进行操作。泛型类型允许创建参数化集合，该集合可以操作不同类型的元素。

2.Java集合框架（JCF）提供了许多泛型集合接口，包括List、Set和Map。这些接口允许开发人员使用一致的API来操作不同类型的集合。

3.泛型集合接口简化了代码的可移植性，因为它们可以与任何类型的元素一起使用，而无需修改代码本身。

泛型集合类

1.泛型集合类实现了集合接口，并提供了附加的功能和便利方法。例如，ArrayList类实现了List接口，并提供了一种动态调整大小的列表。

2.泛型集合类根据指定的类型参数创建集合。这提供了类型安全性，并允许开发人员直接访问集合中的元素，而无需进行类型转换。

3.泛型集合类提供了高效的元素存储和检索机制，从而提高了集合操作的性能。

类型擦除

1.类型擦除是一种编译时技术，它从泛型代码中删除类型信息。这提高了代码的效率，因为编译器不需要在运行时存储类型信息。

2.类型擦除可能会导致泛型代码的某些限制。例如，无法在运行时确定集合中存储的元素的具体类型。

3.尽管有这些限制，类型擦除对于提高泛型代码的性能和可移植性仍然至关重要。

泛型方法

1.泛型方法可以操作不同类型的参数和返回不同类型的结果。这提供了代码重用和灵活性。

2.泛型方法允许开发人员创建可与任何类型的元素一起使用的通用算法。这消除了需要为每种类型创建单独方法的需求。

3.泛型方法通过提供一种使用类型参数化代码的方法，提高了代码的表达性和可读性。

泛型与继承

1.泛型类型可以扩展其他泛型类型，创建层次结构。这允许开发人员创建更复杂、更通用的集合。

2.泛型继承允许开发人员重用泛型类型中的代码和功能。这简化了代码组织和维护。

3.泛型继承提供了创建定制集合类型的方法，这些类型具有满足特定需求的功能。泛型类型在集合中的应用

简介

泛型类型是一种强大的编程特性，允许开发人员创建不依赖于特定类型而独立工作的代码。在集合中，泛型类型被广泛使用，以提供对异构数据的高效和类型安全的存储和访问。

泛型集合类

Java集合框架包含许多泛型集合类，它们提供对不同类型数据进行集合操作的统一接口。这些类包括：

*List:有序元素的集合，允许重复元素。

*Set:无序元素的集合，不允许多个相同的元素。

*Map:键值对的集合，其中每个键对应一个值。

*Queue:先进先出(FIFO)元素的集合。

*Stack:后进先出(LIFO)元素的集合。

泛型优势

使用泛型集合类提供了以下优势：

类型安全：泛型强制编译器在编译时检查类型兼容性，从而减少了运行时类型转换错误。

代码重用：泛型集合类可以与任何类型的数据一起使用，允许代码重用和减少重复代码。

灵活性：泛型类型允许开发人员根据需要轻松定制集合行为，例如排序、过滤和比较。

集合接口

泛型集合类实现了Collection、Set、Map、Queue和Stack等接口。这些接口提供了对集合操作的通用契约，确保了跨不同集合类型的互操作性。例如，Collection接口定义了add、remove、contains和size等方法。

具体实现

Java集合框架中的泛型集合类由具体实现类实现，这些类提供了特定的存储机制和操作。一些常见的实现包括：

*ArrayList:动态数组实现的列表。

*LinkedList:双向链表实现的列表。

*HashSet:哈希表实现的集合。

*TreeSet:红黑树实现的集合，保证元素有序。

*HashMap:哈希表实现的映射。

*LinkedHashMap:链表实现的映射，保证插入顺序。

使用示例

以下示例展示了如何使用泛型集合类：

```java

//创建一个可以存储任何类型的对象的列表

List<Object>list=newArrayList<>();

//添加一个字符串到列表中

list.add("Hello");

//获取列表中第一个元素

ObjectfirstElement=list.get(0);

```

优点和缺点

优点：

*类型安全

*代码重用性

*灵活性和可定制性

缺点：

*由于类型擦除，运行时无法访问实际类型参数。

*在某些情况下，泛型类型可能会产生额外的开销。

结论

泛型集合类是Java集合框架中的一个核心组件，提供了对不同类型数据进行高效和类型安全的集合操作。它们广泛应用于各种应用程序中，从简单的数据存储到复杂的数据结构。第八部分泛型类型在设计模式中的作用关键词关键要点【泛型类型在策略模式中的作用】：

1.策略模式是将算法封装成对象，以便可以独立于使用它们的客户端进行修改。

2.泛型类型允许策略对象实现公共接口，该接口定义了策略的行为而无需指定其具体类型。

3.这使客户端可以轻松地交换和组合不同的策略，而无需修改其代码。

【泛型类型在观察者模式中的作用】：

泛型类型在设计模式中的作用

泛型类型为软件设计提供了极大的灵活性和可重用性，它们使程序员能够创建可与各种类型协作的组件，从而提高了代码的通用性和可维护性。在设计模式中，泛型类型发挥着至关重要的作用，使许多模式的实现更加高效和优雅。下面介绍几种常见的涉及泛型类型的模式：

工厂模式

工厂模式通过一个接口为对象创建提供了一个标准化机制。泛型类型可以增强工厂模式，允许它创建各种具体类型，而无需为每种类型创建单独的工厂类。

策略模式

策略模式定义了一组算法，并将它们封装在不同的类中。泛型类型允许策略模式处理各种输入类型，例如：

```java

Texecute(Tinput);

}

```

适配器模式

适配器模式将一个类转换为另一个类，使它们能够一起工作。泛型类型可以简化适配器模式，允许适配器类适应各种目标类型。例如：

```java

privateSource<T>source;

this.source=source;

}

@Ove