java--泛型

1、泛型(Generic)

泛型（Generic）是JDK1.5版本之后出现的新特性。
 
没有使用泛型时，只要是对象，不管是什么类型的对象，都可以存储进同一个集合中。
这样的话，从集合中取值的时候就需要强制转换，容易出问题。
 
使用泛型集合，可以将一个集合中的元素限定为一个特定类型，集合中只能存储同一个类型的对象，这样更安全；并且当从集合获取一个对象时，编译器也可以知道这个对象的类型，不需要对对象进行强制类型转换，更方便。
 
泛型的定义：通过<>来定义要操作的引用数据类型。
例如定义在集合与迭代器声明之后，<>括号内，声明元素类型。泛型还可以用在类、接口和方法的创建中。
泛型在集合框架中很常见，只要见到<>，就要定义泛型。
 
泛型的好处：
1，将运行时期出现的问题ClassCastException类型不匹配异常，转移到了编译时期。
   这样方便于程序员解决问题，让运行时期问题减少，安全。
2，避免了强制转换的麻烦，不需要再使用强制转换。
 

泛型的定义示例：

import java.util.*;class GenericDemo{public static void main(String[] args){ArrayList<String> al = new ArrayList<String>();//定义了集合元素都是String类型。al.add("abc01");al.add("abc0991");al.add("abc014");//al.add(4); //即al.add(new Integer(4)); 本来是运行期出错，提前到了编译时期。Iterator<String> it = al.iterator<String>();while(it.hasNext()){String s = it.next();  //迭代器也声明了类型，不用再强制转型。System.out.println(s+":"+s.length());}      /* Iterator it = al.iterator();while(it.hasNext()){String s = (String)it.next();System.out.println(s+":"+s.length());} */}}

2、泛型的初级应用
泛型是提供给javac编译器使用的，可以限定集合中的输入类型，让编译器挡住源程序中的非法输入。
但是，编译器编译带类型说明的集合时会去除掉“类型”信息，目的就是使程序运行效率不受影响。
 
Java 语言中的泛型基本上完全是在编译器中实现，用于编译器执行类型检查和类型推断，然后生成普通的非泛型的字节码，
这种实现技术称为擦除（erasure）（编译器使用泛型类型信息保证类型安全，然后在生成字节码之前将其清除）。
 
因此，对于参数化的泛型类型，getClass()方法的返回值和原始类型完全一样。
见如下代码：

import java.util.ArrayList;public class GenericTest {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> collection1 = new ArrayList<String>();ArrayList collection2 = new ArrayList();System.out.println(collection1.getClass() == collection2.getClass());//结果：true/* 不使用泛型和使用泛型的集合，getClass方法返回的Class实例相同。编译器编译时会去掉泛型的类型信息。 */}}

由于编译生成的字节码会去掉泛型的类型信息，只要能跳过编译器，就可以往某个泛型集合中加入其它类型的数据，
例如，用反射得到集合，再调用其add方法即可。
如下：

import java.util.ArrayList;public class GenericTest {    public static void main(String[] args) throws Exception{ArrayList<Integer> collection1 = new ArrayList<Integer>();//用反射，可以跳过编译器，跳过泛型，向集合中添加其他类型的数据。collection1.getClass().getMethod("add",Object.class).invoke(collection1,"abc");System. out.println(collection1.get(0));}}

<1>ArrayList<E>类定义和ArrayList<Integer>类引用中涉及如下术语：
      整个称为ArrayList<E>泛型类型。
      ArrayList<E>中的E称为类型变量或类型参数。
      整个ArrayList<Integer>称为参数化的类型。
      ArrayList<Integer>中的Integer称为类型参数的实例或实际类型参数。
      ArrayList<Integer>中的<>念着typeof。
      ArrayList称为原始类型。
 
<2>参数化类型与原始类型的兼容性：
      参数化类型可以引用一个原始类型的对象，编译报告警告，
      例如，Collection<String> c = new Vector();  //考虑到对以前代码的兼容性，编译器是可以通过的。
      原始类型可以引用一个参数化类型的对象，编译报告警告，
      例如，Collection c = new Vector<String>();  //原来的方法接受一个集合参数，新的类型也要能传进去。
 
<3>参数化类型不考虑类型参数的继承关系：
      Vector<String> v = new Vector<Object>();  //错误，不写<Object>没错，写了就是明知故犯。
      Vector<Object> v = new Vector<String>();  //也错误。
      因为考虑到：
      假设Vector<String> v = new Vector<Object>();可以的话，那么以后从v中取出的对象当作String用，而v实际指向的对象中可以加入任意的类型对象；
      假设Vector<Object> v = new Vector<String>();可以的话，那么以后可以向v中加入任意的类型对象，而v实际指向的集合中只能装String类型的对象。
 
<4>编译器不允许创建泛型变量的数组。
      即在创建数组实例时，数组的元素不能使用参数化的类型。
      例如，下面语句是错误的：
      Vector<Integer> vectorList[] = new Vector<Integer>[10];
 
下面的代码会报错误吗？
      Vector v1 = new Vector<String>();
      Vector<Object> v = v1;
答案：编译的时候是不会报错的，因为编译器是一行一行按照语法检查代码的，因此不会出错。


3、泛型的？通配符和泛型限定
JDK1.5中使用？通配符可以引用其他各种参数化的类型，？通配符定义的变量主要用作引用。
泛型中使用通配符？表示任意类型。
即 <?> 表示可以是任意类型。
 
？只能用作引用，不能用它去给其他变量赋值
      Vector<? extends Number> y = new Vector<Integer>();
      Vector<Number> x = y;
     //错误，类似于Vector<Object> v = new Vector<String>(); 
 
如果定义的方法中，参数列表内参数的类型使用了带<?>通配符的泛型，
那么这个方法的方法体中，就不能调用和参数化有关的方法。
 
代码示例：

import java.util.ArrayList;import java.util.Collection;public class GenericTest2 {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> collection = new ArrayList<Integer>();printCollection(collection);}          public static void printCollection(Collection<?> collection){ //使用了通配符 //collection.add(1);//报错，因为add(E e)方法和参数化有关。System. out.println(collection.size());for(Object obj : collection){  System. out.println(obj);}    }}

泛型的限定：
上限限定：<? extends E>可以接收E类型，或者E的子类型。
下限限定：<? super E>可以接收E类型，或者E的父类型。
限定通配符的上边界：
      正确：Vector<? extends Number> x = new Vector<Integer>();
      错误：Vector<? extends Number> x = new Vector<String>();
限定通配符的下边界：
      正确：Vector<? super Integer> x = new Vector<Number>();
      错误：Vector<? super Integer> x = new Vector<Byte>();


4、泛型方法和类型推断
为了让方法可以操作不同类型，而且类型还不确定，
那么可以将泛型定义在方法上。
格式：<>写在返回值类型前面，修饰符后面，也就是紧邻返回值之前。
 
按照惯例，类型参数通常用单个大写字母表示。
 例如：交换数组中的两个元素的位置的泛型方法语法定义如下：
         static <E> void swap(E[] a, int i, int j) {
             E t = a[i];
             a[i] = a[j];
             a[j] = t;
         }
注意：
只有引用类型才能作为泛型方法的实际参数，
swap(new int[3],3,5);  语句会报告编译错误，
这是因为编译器不会对new int[3]中的int自动拆箱和装箱，
因为new int[3]本身已经是对象了，你想要的有可能就是int数组呢？它装箱岂不弄巧成拙了。
 
泛型方法的练习：

//编写一个泛型方法，自动将Object类型的对象转换成其他类型。public static <T> T autoConvert(Object obj){       return (T)obj;}//定义一个方法，可以将任意类型的数组中的所有元素填充为相应类型的某个对象。public static <T> void fillArray(T[] a,T obj){       for(int i = 0; i < a.length; i++){            a[i] = obj;      }}//采用自定泛型方法的方式打印出任意参数化类型的集合中的所有内容。public static <T> void printCollection(Collection<T> collection){       for(Object obj : collection){            System. out.println(obj);      }}

类型参数的类型推断：
编译器判断范型方法的实际类型参数的过程称为类型推断，类型推断是相对于知觉推断的，其实现方法是一种非常复杂的过程。

根据调用泛型方法时实际传递的参数类型或返回值的类型来推断，具体规则如下：
（1）当某个类型变量只在整个参数列表中的所有参数和返回值中的一处被应用了，那么根据调用方法时该处的实际应用类型来确定，这很容易凭着感觉推断出来，即直接根据调用方法时传递的参数类型或返回值来决定泛型参数的类型，
          例如：swap(new String[3],3,4)  -->  static <E> void swap(E[] a, int i, int j)。
（2）当某个类型变量在整个参数列表中的所有参数和返回值中的多处被应用了，如果调用方法时这多处的实际应用类型都对应同一种类型来确定，这很容易凭着感觉推断出来，
          例如：add(3,5)  --> static <T> T add(T a, T b) 。
（3）当某个类型变量在整个参数列表中的所有参数和返回值中的多处被应用了，如果调用方法时这多处的实际应用类型对应到了不同的类型，且没有使用返回值，这时候取多个参数中的最大交集类型，例如，下面语句实际对应的类型就是Number了，编译没问题，只是运行时出问题：
          fill(new Integer[3],3.5f)  --> static <T> void fill(T[] a, T v) 。
（4）当某个类型变量在整个参数列表中的所有参数和返回值中的多处被应用了，如果调用方法时这多处的实际应用类型对应到了不同的类型， 并且使用返回值，这时候优先考虑返回值的类型，例如，下面语句实际对应的类型就是Integer了，编译将报告错误，将变量x的类型改为float，对比eclipse报告的错误提示，接着再将变量x类型改为Number，则没有了错误：
          int x =(3,3.5f)  --> static <T> T add(T a, T b) 。
（5）参数类型的类型推断具有传递性，下面第一种情况推断实际参数类型为Object，编译没有问题，而第二种情况则根据参数化的Vector类实例将类型变量直接确定为String类型，编译将出现问题：
          copy(new Integer[5],new String[5]) --> static <T> void copy(T[] a,T[]  b); 
          copy(new Vector<String>(), new Integer[5]) --> static <T> void copy(Collection<T> a , T[] b);

5、泛型类
如果类的实例对象中的多处都要用到同一个泛型参数，即这些地方引用的泛型类型要保持同一个实际类型时，这时候就要采用泛型类型的方式进行定义，也就是类级别的泛型，语法格式如下：
        public class GenericDao<T> {
             private T field1;
             public void save(T obj){}
             public T getById(int id){}
        }
 
类级别的泛型是根据引用该类名时指定的类型信息来参数化类型变量的，
例如，如下两种方式都可以：
         GenericDao<String> dao = null;
         new genericDao<String>();
 
注意：
在对泛型类型进行参数化时，类型参数的实例必须是引用类型，不能是基本类型。
当一个变量被声明为泛型时，只能被实例变量、方法和内部类调用，而不能被静态变量和静态方法调用。
 因为静态成员是被所有参数化的类所共享的，所以静态成员不应该有类级别的类型参数。
例如：

class GenericDao<E>{public static void update2(E obj){ //会报错，类级别的泛型不能被静态成员调用。//因为静态成员是被所以参数化的类共享的，所以静态成员不应该有类级别的泛型}}class GenericDao2<E>{public static <E> void update2(E obj){//解决方法：将静态方法中的泛型定义为方法级别。}}

6、通过反射获得泛型的实际类型参数
代码示例：

import java.lang.reflect.Method; //反射中的方法import java.lang.reflect.ParameterizedType;//表示参数化类型，如Vector<Date>import java.lang.reflect.Type; //反射中的类和接口import java.util.Date;import java.util.Vector;public class GenericTest5 {   public static void main(String[] args) throws Exception {  Method method = GenericTest5.class.getMethod("applyVector",Vector.class);Type[] types = method.getGenericParameterTypes();//返回方法的形参类型ParameterizedType pType = (ParameterizedType)types[0]; //返回参数化类型：Vector<Date>System.out.println(pType.getRawType());//返回此参数化类型中的类或接口//结果：class java.util.Vector        //返回此参数化类型中，实际的参数的类型。System. out.println(pType.getActualTypeArguments()[0]);//结果：class java.util.Date} public static void applyVector(Vector<Date> v1){   }}

只通过参数化类型的变量是无法得到实际类型参数的，只能通过将这变量作为参数的方法才能获取到实际类型参数。
例如，在上面代码中，只通过变量v1是无法得到实际类型参数Date的，只能通过方法applyVector，所以要用反射。