java泛型（整理）

1 泛型基础知识

泛型需要理解两个关键点：1）类型擦除 2）类型转换

1）类型擦除

泛型有个很重要的概念，是类型擦除。正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦除（type erasure）。 Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的Java字节代码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数，会被编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。如在代码中定义的List<Object>和List<String>等类型，在编译之后都会变成List。JVM看到的只是List，而由泛型附加的类型信息对JVM来说是不可见的。Java编译器会在编译时尽可能的发现可能出错的地方，但是仍然无法避免在运行时刻出现类型转换异常的情况。类型擦除也是Java的泛型实现方式与C++模板机制实现方式之间的重要区别。

很多泛型的奇怪特性都与这个类型擦除的存在有关，包括：

a)  泛型类并没有自己独有的Class类对象。比如并不存在List<String>.class或是List<Integer>.class，而只有List.class。

b)  静态变量是被泛型类的所有实例所共享的。对于声明为MyClass<T>的类，访问其中的静态变量的方法仍然是 MyClass.myStaticVar。不管是通过new MyClass<String>还是new MyClass<Integer>创建的对象，都是共享一个静态变量。

c)  泛型的类型参数不能用在Java异常处理的catch语句中。因为异常处理是由JVM在运行时刻来进行的。由于类型信息被擦除，JVM是无法区分两个异常类型MyException<String>和MyException<Integer>的。对于JVM来说，它们都是 MyException类型的。也就无法执行与异常对应的catch语句。

类型擦除的基本过程也比较简单，首先是找到用来替换类型参数的具体类。这个具体类一般是Object。如果指定了类型参数的上界的话，则使用这个上界。把代码中的类型参数都替换成具体的类。同时去掉出现的类型声明，即去掉<>的内容。比如T get()方法声明就变成了Object get()；List<String>就变成了List。接下来就可能需要生成一些桥接方法（bridge method）。这是由于擦除了类型之后的类可能缺少某些必须的方法。比如考虑下面的代码：

class MyString implements Comparable<String>{

     public int compareTo(String str)
     {
            return 0 ;
      }
}

　　

当类型信息被擦除之后，上述类的声明变成了class MyString implements Comparable。但是这样的话，类MyString就会有编译错误，因为没有实现接口Comparable声明的int compareTo(Object)方法。这个时候就由编译器来动态生成这个方法。

编译器承担了全部的类型检查工作。编译器禁止某些泛型的使用方式，正是为了确保类型的安全性。以上面提到的List<Object>和List<String>为例来具体分析：

public void inspect(List<Object> list){

        for(Object obj : list)
       {
           System.out.println(obj);
       }
       list.add(l);

}

public void  test()
{
        List<String>  strs = new ArrayList<String>();

       inspect(strs);
}

　　

这段代码中，inspect方法接受List<Object>作为参数，当在test方法中试图传入List<String>的时候，会出现编译错误。假设这样的做法是允许的，那么在inspect方法就可以通过list.add(1)来向集合中添加一个数字。这样在test方法看来，其声明为List<String>的集合中却被添加了一个Integer类型的对象。这显然是违反类型安全的原则的，在某个时候肯定会抛出ClassCastException。因此，编译器禁止这样的行为。编译器会尽可能的检查可能存在的类型安全问题。对于确定是违反相关原则的地方，会给出编译错误。当编译器无法判断类型的使用是否正确的时候，会给出警告信息。这点可以参照下面类型转换。

2）类型转换

首先需要记住一点泛型无法实现向父类转换。在Java中，大家比较熟悉的是通过继承机制而产生的类型体系结构。比如String继承自Object。根据Liskov替换原则，子类是可以替换父类的。当需要Object类的引用的时候，如果传入一个String对象是没有任何问题的。但是反过来的话，即用父类的引用替换子类引用的时候，就需要进行强制类型转换。编译器并不能保证运行时刻这种转换一定是合法的。

这种自动的子类替换父类的类型转换机制，对于数组也是适用的。 String[]可以替换Object[]。但是泛型的引入，对于这个类型系统产生了一定的影响。正如前面提到的List<String>是不能替换掉List<Object>的。

引入泛型之后的类型系统增加了两个维度：一个是类型参数自身的继承体系结构，另外一个是泛型类或接口自身的继承体系结构。第一个指的是对于 List<String>和List<Object>这样的情况，类型参数String是继承自Object的。而第二种指的是 List接口继承自Collection接口。对于这个类型系统，有如下的一些规则：

a)  相同类型参数的泛型类的关系取决于泛型类自身的继承体系结构。即List<String>是Collection<String> 的子类型，List<String>可以替换Collection<String>。这种情况也适用于带有上下界的类型声明。

b)  当泛型类的类型声明中使用了通配符的时候， 其子类型可以在两个维度上分别展开。如对Collection<? extends Number>来说，其子类型可以在Collection这个维度上展开，即List<? extends Number>和Set<? extends Number>等；也可以在Number这个层次上展开，即Collection<Double>和 Collection<Integer>等。如此循环下去，ArrayList<Long>和 HashSet<Double>等也都算是Collection<? extends Number>的子类型。

c)  如果泛型类中包含多个类型参数，则对于每个类型参数分别应用上面的规则。

2 泛型使用

/**

 * 接口定义泛型

 *

 * @author Administrator

 *

 */

public interface IFanxing<T> {

    public T getX();// 接口定义泛型

    public <E> E getY(E y);// 方法定义返回参泛型

    public <F> List<F> getList(List<F> l);// 方法定义参数泛型

}

　　

/**

 * 泛型方法

 *

 * @author Administrator

 *

 */

public class Fanxing2 {

    // 方法返回值，参数泛型

    public <T> T getObject(T t) {

       return t;

    }

    public static void main(String[] args) {

       Fanxing2 f = new Fanxing2();

       String s = f.getObject("dhd");

       int i = f.getObject(33);

       System.out.println(s);

       System.out.println(i);

    }

}

　　

/**

 * 参数泛型，包括变量泛型，方法参数泛型，方法返回值泛型

 *

 * 泛型通配符 ? extends X (类名)

 *

 * 泛型的好处：抽象参数，减少类型转换错误，将错误提前暴露

 *

 * @author Administrator

 *

 */

public class Fanxing1<E extends Object, F extends Object> { // 指定泛型上限，为Object类型

    E x;// 定义泛型变量

    F y;

    public E getX() {

       return x;

    }

    public void setX(E x) {

       this.x = x;

    }

    // 泛型方法

    public F getY() {

       return y;

    }

    public void setY(F y) {

       this.y = y;

    }

    public static void main(String[] args) {

       Fanxing1<String, Integer> f = new Fanxing1<String, Integer>();

       f.setX("hehe");

       f.setY(null);// 不出错

       System.out.println(f.getX());

       System.out.println(f.getY());

       // 泛型无法向上转换

       Fanxing1<Object, Integer> f1 = new Fanxing1<Object, Integer>();

       // f1 = f; 无法编译

    }

}