《徐徐道来话Java》：泛型的基本概念（1）

达人科技 2016-09-07 10:04

泛型是一种编程范式（Programming Paradigm），是为了效率和重用性产生的。由Alexander Stepanov（C++标准库主要设计师）和David Musser（伦斯勒理工学院CS名誉教授）首次提出，自实现始，就成为了ANSI/ISO C++重要标准之一。

Java自1.5版本开始提供泛型，其本质是一个参数化的类型，那么，何谓参数化？

参数是一个外部变量。设想一个方法，其参数的名称和实际的数值是外部传入的，那么，该参数的类型是否也作为一个参数，在运行时决定呢？这就是泛型的作用。参考如下代码：

List<String> list = newArrayList<String>;

list.add(1);

在第2行，会抛出编译期错误。

The method add(int, String) in the type List<String> is not applicable for the arguments (int)

这就是因为，list在声明时定义了String为自己需要的类型，而1是一个整型数。在上面的例子中，以下几种添加方式都是合法的：

list.add("字符串");

list.add(newString);

String str="字符串";

list.add( str);

在J2SE1.5之前的版本中，Java没有办法显式的对容器进行编译期内容限制，在没有注释或者文档说明的情况下，很容易出现运行时错误。下面举一个错误的例子：

ArrayList list = newArrayList;

list.add(0);

list.add(1);

list.add('2');

list.add(3);

//输出list内容

System.out.println(list);

//遍历输出list内容

for(inti = 0, len = list.size; i < len; i++) {

Integer object = (Integer) list.get(i);

System.out.println(object);

}

输出结果如下所示：

[0, 1, 2, 3]

0

1

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Character cannot be cast to java.lang.Integer

at capter3.generic.Generic3_1.test2(Generic3_1.java:28)

at capter3.generic.Generic3_1.main(Generic3_1.java:17)

可以看到，直接输出list的时候，int类型的1和char类型的2是看不出区别的，假设忽略了这点，直接转为Integer来使用的时候，就抛出了强制转化异常。

除了会造成异常外，还可以思考一个问题，如果没有泛型，那么list.get(int)方法返回的始终是个Object，那么要如何在运行时之外确定它的类型呢？

综上，已经证明了泛型存在的必要性，它提供了以下能力：

1、避免代码中的强制类型转换；

2、限定类型，在编译时提供一个额外的类型检查，避免错误的值被存入容器；

3、实现一些特别编程技巧。比如：提供一个方法用于拷贝对象，在不提供额外方法参数的情况下，使返回值类型和方法参数类型保持一致。

1.1.1 泛型的分类

根据泛型使用方式的不同，可分为泛型接口、泛型类和泛型方法。它们的定义如下：

1、泛型接口：在接口定义的接口名后加上<泛型参数名>，就定义了一个泛型接口，该泛型参数名的作用域存在于接口定义和整个接口主体之内；

2、泛型类：在类定义的类名后加上<泛型参数名>，就定义了一个泛型类，该泛型参数名的作用域存在于类定义和整个类主体之内；

3、方法类：在方法的返回值之前加上<泛型参数名>，就定义了一个泛型方法，该泛型参数名的作用域包括方法返回值，方法参数，方法异常，以及整个方法主体。

下面通过一个例子来分别介绍这几种泛型的定义方法，示例代码如下：

/**

* 在普通的接口后加上<泛型参数名>即可以定义泛型接口

*/

interfaceGenericInterface<T> {

* 在类定义后加上<泛型参数名>即可定义一个泛型类，注意后面这个GenericInterface<T>，这里是使用类的泛型参数，而非定义。

*/

classGenericClass<T>implementsGenericInterface<T>{

/**

* 在返回值前定义了泛型参数的方法，就是泛型方法。

*/

public<K, EextendsException> K genericMethod(K param)throwsE {

java.util.List<K> list = newArrayList<K>;

K k = null;

returnnull;

在上例中，class GenericClass<T> implements GenericInterface<T>中有两个地方使用了<T>，它们是同一个概念吗？为了回答这个问题，下面给出几个基本概念，通过对这些基本概念的掌握，将可以解决大部分类似的泛型问题。

a、类（接口）的泛型定义位置紧接在类（接口）定义之后，可以替代该类（接口）定义内部的任意类型。在该类（接口）被声明时，确定泛型参数。

b、方法的泛型定义位置在修饰符之后返回值之前，可以替代该方法中使用的任意类型，包括返回值、参数以及局部变量。在该方法被调用时，确定泛型参数，一般来说，是通过方法参数来确定的泛型参数。

c、<>的出现有两种情况，一是定义泛型，二是使用某个类\接口来具象化泛型。

根据上面介绍的几个基本概念，再来分析class GenericClass<T> implemenets GenericInterface<T>这句代码。可知，class GenericClass是类的定义，那么第一个<T>就构成了泛型参数的定义，而接口GenericInterface是定义在别处的，该代码位置是对此接口的引用，所以，第二个<T>则是使用泛型T来规范GenericInterface。

引申：

如果泛型方法是没有形参的，那么是否还有其它方法来指定类型参数？

答案：有方法指定，但是这个语法并不常见，实现代码如下：

GenericClass<String> gc=newGenericClass<String>;

gc.<String>genericMethod(null);

可以看到这里出现一个很特别的代码形式，gc.genericMethod(null)中间多出了一个<String>，这就是为genericMethod方法进行泛型参数定义了。