java 泛型 窜讲

一、为什么使用泛型

     复用性：泛型的本质就是参数化类型，因而使用编写的泛型代码可以被许多不同类型的对象所复用。

     安全性：在对类型Object引用的参数操作时，往往需要进行显式的强制类型转换。这种强制类型转换需要在运行时才能被发现是否转换异常，通过引入泛型能将在运行时才能检查类型转换，提前到编译时期就能检查。

二、自定义泛型

java中自定义泛型分为三种：泛型类、泛型接口、泛型方法。

下面使用一个案例演示泛型类、泛型方法，泛型接口类似，所以不再演示。

// 自定义泛型类
public class Generic<T>
{
    private T second;
    public void setSecond(T newValue)
    {
        second = newValue;
    }
    // 自定义泛型方法
    public static <W> void printValue(W obj)
    {
        System.out.println(obj.toString());
    }
    
    @Override
    public String toString()
    {
        return second.toString();
    }
    
    public static void main(String[] args)
    {
        // 
        Generic<String> g = new Generic<String>();
        g.setSecond("zhang");
        System.out.println(g);
        
        // 使用泛型方法
        Generic.printValue(45);
        Generic.printValue("hello");
    }
}

泛型方法可以在普遍类中定义，也可以在泛型类中定义。

三、java泛型的特性

1、擦除

       java中的泛型是伪泛型，因为在编译期间，所有的泛型信息都会被擦除，而只保留原始类型。比如，代码List<Double>和List<String>在经过编译后，都会变成List类型。

       为什么会出现这种情况呢？这跟java的虚拟机有莫大的关系。java虚拟机没有泛型类型对象-----所有对象都属于普通类。由于在java1.5之前没有泛型，那之前没有泛型的代码怎么与有泛型的代码共存了，为了兼容性，java虚拟机采用统一的普通类。

下面使用代码，体现类型擦除。

public static void main(String[] args)
{
    ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList<String>();  
    arrayList1.add("abc");  
    ArrayList<Double> arrayList2=new ArrayList<Double>();  
    arrayList2.add(666.666);  
    System.out.println(arrayList1.getClass()==arrayList2.getClass());  
}

输出结果：

true

2、补偿

public static void main(String[] args)
{
    ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList<String>();  
    arrayList1.add("abc");  
    String str = arrayList1.get(0);    // 编译正常
    int str2 = arrayList1.get(0);      // 编译报错   
}

arrayList1.get(0)；

编译过后，泛型会被擦除，arrayList1.get(0)返回Object类型。但是由于java的补偿机制，因此编译器会自动的插入String的强制类型转换。由于int类型的str2不能接收经过强制转换的String类型，因而编译报错。

 

四、java泛型的约束

1、不能用基本类型实例化类型参数

比如：错误-->Arraylist<double>； 正确-->Arraylist<Double>

2、运行时类型查询只适用于原始类型

3、不能创建参数化类型的数组

4、不能实例化类型变量

5、泛型类的静态上下文中类型变量无效

比如：private static T single; // ERROR

6、不能抛出或捕获泛型类的实例

五、通配符类型

1、限定上界通配符

比如：List<? extends Animal>，表示任何泛型List类型，它的类型参数是Animal类及子类，List<Animal>、List<Cat>、List<Dog>都是List<? extends Animal>子类型。

public static void main(String[] args)
{
    List<? extends Animate> animates = new ArrayList<Animate>();         // OK
    List<? extends Animate> animates1 = new ArrayList<Cat>();            // OK
    List<Animate> animates2 = new ArrayList<Animate>();                  // OK
    List<Animate> animates3 = new ArrayList<Cat>();                      // compile-time error        
}

其实，我们可以将List<? extends Animate> animates 看做是List<Animate>、List<Cat>等的集合。

归纳：假如给定的泛型类型为G，两个具体的泛型参数X、Y，当Y是X的子类时（Y extends X）

• G<? extends Y> 是 G<? extends X>的子类型（如List<? extends Cat> 是 List<? extends Animal>的子类型）。
• G<X> 是 G<? extends X>的子类型（如List<Animal> 是 List<? extends Animal>的子类型）
• G<?> 与 G<? extends Object>等同，如List<?> 与List<? extends Objext>等同

学到这里，可能会遇到一些疑惑的地方，或者说事理解不透的地方，先观察如下两段代码片段，判断一下其是否可行？？

List<? extends Animal> animal = new ArrayList<>();
animal.add(new Animal());
animal.add(new Cat());

上面的两个add操作都不能通过编译。为什么呢？由于List：add(E e)加入泛型变成List<? extends Animal>：add(? extends Animal e)，? extends Animal参数类型无法确定，可以是Animal、Cat等，所以为了保护其类型的一致性，因此不允许向list对象中添加任意对象，除了null。

 

注意：上界限定一般用在：? extends T get（）方法上（读数据操作）

 

2、限定下界通配符

比如：List<? super Cat>，这个通配符限制为Cat的所有超类型（包括本类）。

它的归纳方法与上界通配符相似，这里就不啰嗦了。

看下面代码：

List<? super Animate> animates = new ArrayList<>();    
animates.add(new Animate());
animates.add(new Cat());

上述代码编译通过，编译器不知道add方法的确切类型，但是可以用任意Animal对象（或子类型对象）。

 

注意：下界通配符通常用于：set（? extends T>）方法上（写入数据操作）

3、无限定通配符

比如：List<?>，当类型不确定时，才使用，该通配符较少使用。

 

关于上下界限定通配符，建议参考：《编写高质量代码：改善java程序的151个建议》中建议96：不同的场景使用不同的泛型通配符

 

参考

1、Java 泛型通配符?解惑