java泛型

1、为什么要使用泛型？

使用泛型的典型例子，是在集合中的泛型使用。在使用泛型前，存入集合中的元素可以是任何类型的，当从集合中取出时，所有的元素都是Object类型，需要进行向下的强制类型转换，转换到特定的类型。

我们看下下面这段简短的代码:

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        List list = new ArrayList();        list.add("qqyumidi");        list.add("corn");        list.add(100);        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {            String name = (String) list.get(i); // 1            System.out.println("name:" + name);        }    }}

定义了一个List类型的集合

存入：先向其中加入了两个字符串类型的值，随后加入一个Integer类型的值。这是完全允许的，因为此时list默认的类型为Object类型。

取出：编译阶段正常，而运行时会出现“java.lang.ClassCastException”异常。因此，导致此类错误编码过程中不易发现。

在如上的编码过程中，我们发现主要存在两个问题：
1.当我们将一个对象放入集合中，集合不会记住此对象的类型，当再次从集合中取出此对象时，该对象的编译类型变成了Object类型，但其运行时类型仍然为其本身类型。
2.因此，取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型，且很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。

那么有没有什么办法可以使集合能够记住集合内元素各类型，且能够达到只要编译时不出现问题（编译器帮我们进行类型转换操作），运行时就不会出现“java.lang.ClassCastException”异常呢？答案就是使用泛型。

使用泛型的好处：

1.编译器负责类型安全检查。 泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全。通过知道使用泛型定义的变量的类型限制，编译器可以在一个高得多的程度上验证类型假设。没有泛型，这些假设就只存在于程序员的头脑中。类型错误现在就可以在编译时被捕获了，而不是在运行时当作 ClassCastException 展示出来。将类型检查从运行时挪到编译时有助于您更容易找到错误，并可提高程序的可靠性。
2.消除强制类型转换。 泛型的一个附带好处是，消除源代码中的许多强制类型转换。这使得代码更加可读，并且减少了出错机

2、什么是泛型？

泛型，即“参数化类型”。一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢？顾名思义，就是将类型由原来的具体的类型参数化，类似于方法中的变量参数，此时类型也定义成参数形式（可以称之为类型形参），然后在使用/调用时传入具体的类型（类型实参）。

上面那个例子采用泛型的写法：

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        List<String> list = new ArrayList<String>();        list.add("qqyumidi");        list.add("corn");        //list.add(100);   // 1  提示编译错误        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {            String name = list.get(i); // 2            System.out.println("name:" + name);        }    }}

通过List<String>，直接限定了list集合中只能含有String类型的元素，从而在//2处无须进行强制类型转换，因为此时，集合能够记住元素的类型信息，编译器已经能够确认它是String类型了。结合上面的泛型定义，我们知道在List<String>中，String是类型实参，也就是说，相应的List接口中肯定含有类型形参。且get()方法的返回结果也直接是此形参类型（也就是对应的传入的类型实参）。

3、泛型的使用

3.1泛型类

在定义带类型参数的类时，在紧跟类命之后的<>内,指定一个或多个类型参数的名字，同时也可以对类型参数的取值范围进行限定，多个类型参数之间用,号分隔。

定义完类型参数后，可以在定义位置之后的类的几乎任意地方（静态块，静态属性，静态方法除外）使用类型参数，就像使用普通的类型一样。

注意，父类定义的类型参数不能被子类继承。

public interface List <E> {    void add(E x);    Iterator<E> iterator();}class Info<T,V>{      // 接收两个泛型类型      private T var ;      private V value ;      public Info(T var,V value){          this.setVar(var) ;          this.setValue(value) ;      }  }class Info<T extends Number>{ // 指定上限，只能是数字类型      private T var ;     // 此类型由外部决定      public T getVar(){          return this.var ;         }      public void setVar(T var){          this.var = var ;      }      public String toString(){       // 覆写Object类中的toString()方法          return this.var.toString() ;          }  }

尖括号中包含的是形式类型参数，它们就如同一般的类型一样，可以在整个类的声明中被使用。当类被使用时，会使用具体的实际类型参数代替。

泛型类型参数只能被类或接口类型赋值，不能被原生数据类型赋值，原生数据类型需要使用对应的包装类。

形式类型参数的命名：尽量使用单个的大写字母（有时候多个泛型类型时会加上数字，比如T1，T2），比如许多容器集合使用E，代表element（元素），Map中用K代表键keys，V代表值。

3.2 泛型方法

在定义带类型参数的方法时，在紧跟可见范围修饰（例如public）之后的<>内,指定一个或多个类型参数的名字，同时也可以对类型参数的取值范围进行限定，多个类型参数之间用,号分隔。<>（泛型参数列表）位于返回值之前。是否拥有泛型方法，与其所在的类是否是泛型没有关系。

定义完类型参数后，可以在定义位置之后的方法的任意地方使用类型参数，就像使用普通的类型一样。

class Print {    //在方法中定义泛型    public <T> void print(T t) {        System.out.println(t);    }    public <E> void show(E e) {        System.out.println(e);    }}public class Demo {    public static void main(String[] args) {        Print p = new Print();        p.print(12);        p.print("hello");        p.show(new Integer(33));        p.show(23);    }}

注意到我们调用方法时并不需要传递类型参数,系统会自动判断类型参数并调用合适的方法。

3.3 泛型接口

//定义一个泛型接口interface Inter<T>{    public void print(T t);}//实现方式一：class InterDemo1 implements Inter<String> {    public void print(String t) {        System.out.println("print: " + t);    }}//实现方式二：class InterDemo2<T> implements Inter<T> {    public void print(T t) {        System.out.println("print: " + t);    }}class Demo {    public static void main(String[] args) {        InterDemo1 id1 = new InterDemo1();        id1.print("hello");        InterDemo2<Integer> id2 = new InterDemo2<Integer>();        id2.print(new Integer(23));    }}

实现泛型接口的方式有两种，一种是在实现的时候指定泛型类型.另一种是依然使用泛型，在构造的时候确定泛型类型

4、通配符?（类型参数赋予不确定值）

对于不同传入的类型实参，生成的相应对象实例的类型是不是一样的呢？

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box<String> name = new Box<String>("corn");        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);        System.out.println("name class:" + name.getClass());      // com.qqyumidi.Box        System.out.println("age class:" + age.getClass());        // com.qqyumidi.Box        System.out.println(name.getClass() == age.getClass());    // true    }}

由此，我们发现，在使用泛型类时，虽然传入了不同的泛型实参，但并没有真正意义上生成不同的类型，传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个，即还是原来的最基本的类型（本实例中为Box），当然，在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。

究其原因，在于Java中的泛型这一概念提出的目的，导致其只是作用于代码编译阶段，在编译过程中，对于正确检验泛型结果后，会将泛型的相关信息擦出，也就是说，成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不会进入到运行时阶段。

对此总结成一句话：泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型，实际上都是相同的基本类型。

接着上面的结论，我们知道，Box<Number>和Box<Integer>实际上都是Box类型，现在需要继续探讨一个问题，那么在逻辑上，类似于Box<Number>和Box<Integer>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢？
为了弄清这个问题，我们继续看下下面这个例子:

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box<Number> name = new Box<Number>(99);        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);        getData(name);                //The method getData(Box<Number>) in the type GenericTest is         //not applicable for the arguments (Box<Integer>)        getData(age);   // 1    }        public static void getData(Box<Number> data){        System.out.println("data :" + data.getData());    }}

我们发现，在代码//1处出现了错误提示信息：The method getData(Box<Number>) in the t ype GenericTest is not applicable for the arguments (Box<Integer>)。显然，通过提示信息，我们知道Box<Number>在逻辑上不能视为Box<Integer>的父类。那么，原因何在呢？

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box<Integer> a = new Box<Integer>(712);        Box<Number> b = a;  // 1        Box<Float> f = new Box<Float>(3.14f);        b.setData(f);        // 2    }    public static void getData(Box<Number> data) {        System.out.println("data :" + data.getData());    }}class Box<T> {    private T data;    public Box() {    }    public Box(T data) {        setData(data);    }    public T getData() {        return data;    }    public void setData(T data) {        this.data = data;    }}

这个例子中，显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。在此我们可以使用反证法来进行说明。

假设Box<Number>在逻辑上可以视为Box<Integer>的父类，那么//1和//2处将不会有错误提示了，那么问题就出来了，通过getData()方法取出数据时到底是什么类型呢？Integer? Float? 还是Number？且由于在编程过程中的顺序不可控性，导致在必要的时候必须要进行类型判断，且进行强制类型转换。显然，这与泛型的理念矛盾，因此，在逻辑上Box<Number>不能视为Box<Integer>的父类。

好，那我们回过头来继续看“类型通配符”中的第一个例子，我们知道其具体的错误提示的深层次原因了。那么如何解决呢？总不能再定义一个新的函数吧。这和Java中的多态理念显然是违背的，因此，我们需要一个在逻辑上可以用来表示同时是Box<Integer>和Box<Number>的父类的一个引用类型，由此，类型通配符应运而生。

类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型实参。注意了，此处是类型实参，而不是类型形参！且Box<?>在逻辑上是Box<Integer>、Box<Number>...等所有Box<具体类型实参>的父类。由此，我们依然可以定义泛型方法，来完成此类需求。

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box<String> name = new Box<String>("corn");        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);        Box<Number> number = new Box<Number>(314);        getData(name);        getData(age);        getData(number);    }    public static void getData(Box<?> data) {        System.out.println("data :" + data.getData());    }}

有时候，我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。具体有是怎么样的呢？
在上面的例子中，如果需要定义一个功能类似于getData()的方法，但对类型实参又有进一步的限制：只能是Number类及其子类。此时，需要用到类型通配符上限。

public class GenericTest {    public static void main(String[] args) {        Box<String> name = new Box<String>("corn");        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);        Box<Number> number = new Box<Number>(314);        getData(name);        getData(age);        getData(number);                //getUpperNumberData(name); // 1        getUpperNumberData(age);    // 2        getUpperNumberData(number); // 3    }    public static void getData(Box<?> data) {        System.out.println("data :" + data.getData());    }        public static void getUpperNumberData(Box<? extends Number> data){        System.out.println("data :" + data.getData());    }}

此时，显然，在代码//1处调用将出现错误提示，而//2 //3处调用正常。

类型通配符上限通过形如Box<? extends Number>形式定义，相对应的，类型通配符下限为Box<? super Number>形式，其含义与类型通配符上限正好相反，在此不作过多阐述了。

参考来源：

基于java中泛型的总结分析

Java总结篇系列：Java泛型

Java泛型编程最全总结

java泛型