【學習筆記】Java基礎知識——泛型與集合

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1.為什麼要使用泛型(generic)程式設計？

在《Java核心技術》中的闡述：編寫的代碼可以被許多不同類型的對象所重用，這樣就允許泛型代碼和遺留代碼之間能夠相互操作。

提到的兩個概念：型別參數、萬用字元類型

在《Head first Java》中的解釋似乎更通俗易懂些：幾乎所有以泛型編寫的程式都與處理集合有關，雖然泛型可以用在其他地方，但它主要目的還是讓你能夠寫成有型別安全的集合，也就是說編譯器能夠幫忙防止你把Dog加到一群Cat中。

就像在Collection類的sort方法中有寫明：public static <T extends Comparable<?super T>>void sort (List<T> list)其中Comparable<?super T>就是在對參數類型做限制，加入的是什麼對象，返回的還是該對象的引用。

在泛型功能出現前，編譯器無法注意到你加入集合中的東西是什麼，因為所有的集合都寫成處理Object類型，可以把任何東西放進ArrayList中，有點像ArrayList<Object>

在Java的程式或檔案中只要用到<>這組符號， 就表示泛型正在作用—它是一種從Java 5.0開始加入的特質。

ArrayList雖然是最常用的，但偶爾還是會有特殊情況，比如ArrayList沒有排序方法。下面列出幾個重要的：

LinkedList：針對經常插入或刪除中間元素所設計的高效率集合（實際上ArrayList還是比較實用）

TreeSet：以有序狀態保持並防止重複

（TreeSet的元素必須是Comparable

使用TreeSet，下列其中一項必須為真

集合中的元素必須是有實現Comparable的類型

使用重載，取用Comparator參數的建構函式來建立TreeSet

）

HashSet：防止重複的集合，可快速地找到相符的元素。（但是要override hashcode()和equals()這兩個方法）

HashMap：可用成對的name/value來儲存於取出

LinkedHashMap：類似HashMap，但是可記住元素插入的順序，也可以設定成按照元素上次存取的先後來排序。

 

關於泛型

1)         建立被泛型化類(例如ArrayList)的執行個體

建立ArrayList時你必須要指定它所容許的對象，就像單純的數組那樣。

new ArrayList<Song>()

2)         聲明與指定泛型型別的變數

多態遇到泛型型別會怎麼樣？

數組與ArrayList

對於ArrayList，如果把方法聲明成取用ArrayList<Animal>，它就智慧取用ArrayList< Animal >參數，ArrayList< Animal的子類>就行，而數組就可以實現。

數組的類型是在運行期間檢查的，但集合的類型檢查只會發生在編譯期間，所以如果出現類型錯誤，對於集合來說，編譯是都無法通過的。

泛型與多態

萬用字元？：用來接受Animal子型參數的方法

public void takeAnimals (ArrayList<? extends Animal> animals){   ……

}

extends同時代表繼承和實現

List<Song> songlist=new ArrayList<Song>()

1)         聲明(與調用)取用泛型型別的方法

聲明：void foo(List<Song> list)

調用x.foo(songList)

總結：主要就是泛型類，泛型變數，泛型方法。

註：API的設計團隊已經涵蓋了大部分你會遇到的額資料結構，而幾乎只有集合會真的需要泛型。

 

使用泛型的類

ArrayList是最常用的泛型化類型，我們從查看它的說明檔案說起。

public class ArrayList<E> extends Abstraction<E> implements List<E>…{

……

}

其中E就被稱為型別參數

運用泛型的方法

泛型的類代表類的聲明用到型別參數，泛型的方法代表方法的聲明特徵用到型別參數

在方法中的型別參數有幾種不同的運用方式：

1)         使用定義在類聲明的型別參數

public class ArrayList<E> extends AbstracList<E>…{

public boolean add(E o)

2)         使用未定義在類聲明的型別參數

public <T extends Animal> void takeThing(ArrayList<T> list)

代表傳入Animal或其子型來出初始化ArrayList。

 

從Collection的API說明檔案中我們發現3個主要的介面：List、Set和Map

LIST：對付順序的好幫手

是一種知道索引位置的集合，List知道某物在系列集合中的位置，可以有多個元素引用相同的對象。

SET：注重獨一無二的性質

不允許重複的集合。它知道某物是否已經存在於集合中，不會有多個元素引用相同的對象

MAP：用key來搜尋的專家

使用成對的索引值和資料值。Map會維護與key有關聯的值，兩個key可以引用相同的對象，但是key不能重複，典型的key是String，但也可以是任何對象。

 

集合的API

 

 

 

以上內容來自Head first Java，接下來的內容from 《Java核心技術》 (感覺該書闡述的有點抽象)

泛型程式設計分為3個能力等級：

1)      僅僅使用泛型類

2)      能夠利用Java泛型系統地解決代碼銜接，泛型類混合問題。

3)      實現自己的泛型類和泛型方法。

2.泛型類：具有一個或多個類型變數的類。

pair類引入了一個類型變數T，用角括弧<>括起來，並放在類名後面。

泛型類可以有多個類型變數，例如，也可以這樣定義pair類，其中第一個域和第二個域使用不同的類型：

public class Pair<T,U>{. . .}

3.泛型方法：

如下為定義一個帶有型別參數的簡單方法：

class ArrayAlg

{

         public static <T> T getMiddle(T. . .a)

                   {

                            return a[a.length/2];

                   }

}

類型變數放在修飾符public static的後面，傳回型別的前面。

泛型方法可以定義在普通類中，也可以定義在泛型類中。

4.類型變數的限定

為類型變數實現介面，來達到限定的目的，避免產生編譯錯誤，如，為T實現Comparable介面

public static <T extends Comparable> T getMiddle(T. . .a)

類型擦除：去掉類型變數的限制，或者將類型變數替換為object

橋方法：為解決類型擦除與多態發生衝突的問題

有關Java泛型轉換的事實：

虛擬機器沒有泛型，只有普通的類和方法。

所有的參數類型都用它們的限定類型替換

橋方法被合成來保持多態

為保持型別安全，必要時插入強制類型轉換

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