【Java】泛型

1.    概念解析

　　首先要知道这里的泛型是针对参数类型而言的，从字面上理解：“泛”字很好理解，体现的当然是“泛化”也就是“抽象”思想，在某种程度上扩展了参数类型的范围。“型”字又可（狭隘的）理解为强类型支持，即参数类型必须属于某种类型；而且对此种类型又可能做一定的限制，也就是所谓的“泛型参数约束”。“强类型支持”与“泛型参数约束”都在某种程度上限制了参数类型的范围，体现了“细化”的思想。

2.    泛型的作用

　　上面说了“泛”体现了抽象的思想，也就是将参数类型进行高层次抽象，从而使参数类型由依赖于具体转到了依赖于抽象，这样就使得代码可以复用，程序更加灵活。而“型”字，理解为强类型支持+泛型参数约束，也就是规定了参数类型必须是某种类型，而且可能对此类型还另附加一定的约束条件。“强类型支持”避免了隐式的装箱、拆箱，从而提高了程序的性能；强类型支持+泛型参数约束决定了在编译时就可找到不符合参数类型要求的地方，这样就保证了编译时的类型安全，从而避免了运行时的类型转换错误。总结一下就是，“泛”是为了代码可以复用，程序更加灵活；“型”是为了提高程序的性能与安全。

3.    什么时候需要用泛型？该怎么用？

　　上面提到了，泛型的作用主要有两个：【作用一】通过抽象参数类型，从而代码可以复用，程序更加灵活；【作用二】通过强类型支持与泛型参数约束，从而提高程序的性能与安全。那么这样就很明白什么时候需要用泛型了：

3.1 当参数类型不固定，易变化，想使得程序可以灵活应对时，泛型的【作用一】或可解决，例如：

　　

　　如上图所示为，冒泡排序算法在“不使用泛型”与“使用泛型”两种情况下的写法。前者只能对int数组类型进行排序；后者是对只要继承了IComparable接口的类型（例如char、int，下图所示）对应的数组都可以进行排序。

　　黄色高亮处为从不使用泛型到使用泛型所更改的地方，可以看到总共有4处修改：

　　Ø  首先，方法名后面加了<T>，代表参数单元必须为T类型，即所谓的“强类型支持”。

　　Ø  然后，参数类型由确定的int[]变为了不确定的T[]，即所谓的“参数类型抽象”。

　　Ø  然后，方法后面加了whereT:IComparable，代表T类型必须实现IComparable接口，即所谓的“泛型参数约束”。

　　Ø  然后，比较方法由”<”变为了CompareTo(object)方法，此方法存在于IComparable接口中，正是char、int等类型中提取的共同的特征，因为它们都实现了这个接口。

　　如下图：int、char类型都实现了IComparable接口：

　　

　　

　　实例总结：未使用泛型的算法之所以不能适用多种类型，根本原因是该算法使用了某一种类型所特有的东西，即：array[j]<array[j-1]中的“<”号。所以想要适用多种类型，只需找到这多种类型的对象都适用的比较方法即可，恰好C#中有通用的比较方法，即：CompareTo(object)，而此方法位于IComparable接口中，所以只要实现了此接口就可享用它的CompareTo(object)方法。于是我们对这多种类型进行了抽象得出类型T（不确定类型），再让T实现IComparable接口，不就相当于多种类型都实现了该接口吗，都实现了该接口不就都可以享用接口的CompareTo(object)方法了吗，这个问题不就解决了吗。

　　该实例解决问题的思路是找变化点，找相同点；然后想法用相同点替换变化点。主要手段是“抽象参数类型”，当然也并带了“强类型支持”与“泛型参数约束”。

3.2 当想提高程序性能与安全性时，泛型的【作用二】或可解决

　　因为“强类型支持”避免了隐式的装箱、拆箱，从而提高了程序的性能；如下实例：

　　

　　强类型支持+泛型参数约束决定了在编译时就可找到不符合参数类型要求的地方，这样就保证了编译时的类型安全，从而避免了运行时的类型转换错误。如下实例：

　　

 

4.    泛型类与泛型方法

　　两者只是在声明强制类型支持与泛型参数约束的位置不同，一个在类后，一个在方法后。唯一的区别仅仅是作用域不同。例：

　　

5.    泛型与集合

　　泛型之所以与集合经常一起用，是因为集合包含的往往是多个甚至是很多个对象，一旦涉及到阴式地装箱、拆箱操作，整个集合中所有对象都要走这个过程，这将很大的降低程序的性能。反之，如果运用泛型，将会避免阴式的拆装箱，当然也就大大提高了程序性能。当然也能起到保证编译时的类型安全，避免运行时的类型转换错误的作用。

       所以集合操作主要是应用了泛型【作用二】中的“强类型支持”。

6.    总结

　　主要从字面和运用实例介绍了泛型的作用：

　　Ø  通过抽象参数类型，使得代码可以复用，程序更加灵活；

　　Ø  通过参数的“强类型支持”避免了隐式的装箱、拆箱，从而提高了程序的性能；

　　Ø  通过强类型支持+泛型参数约束，决定了在编译时就可找到不符合参数类型要求的地方，从而保证了编译时的类型安全，避免了运行时的类型转换错误。