1.泛型概述
1.1.为什么使用泛型
没有泛型，在编写代码时只能使用具体类型或Object类型，无法做到使用者想要使用什么类型就是类型。比如：创建一个方法，形参需要指定需要使用的数据类型，在创建方法之初就已经决定了该方法可以处理的数据类型，这大大限制了编程的灵活性。正因如此，才出现了在使用时才决定具体类型是什么的泛型编程。
1.2.泛型是什么
泛：广泛、普遍，非具体的东西，泛型就是定义之初用符号表示不具体的类型，在使用的时候才动态地指定具体的类型。更应该明白这种泛型编程设计思想，使用泛型带来的好处是代码更加简洁、更加灵活、使程序更加健壮（编译期没警告，运行期不会出现类强转异常--ClassCastException）。
2.泛型接口、类、方法
泛型允许在定义接口、类、方法时使用，将在声明变量、创建对象、调用方法时动态地指定。
2.1.泛型接口
定义泛型接口：比如集合中的List接口
// 定义接口时指定泛型：E，E类型在接口中就可以作为类型使用
public interface List<E> extends Collection<E>{
……
boolean add(E e);
Iterator<E> iterator();
……
}
// 定义接口时指定泛型：K 和 V，K和V类型在接口中就可以作为类型使用
public interface Map<K,V>{
……
Set<K> keySet();
Collection<V> values();
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();
……
}
使用泛型接口：List接口的泛型类型E，在使用时指定为具体类型String
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();// 指定泛型类型E=String
list.add("我只认识字符串");//boolean add(E e); 等价于boolean add(String e);
Iterator<String> iterator = list.iterator();//Iterator<E> iterator();
while (iterator.hasNext()){
String next = iterator.next();//不需要强转为String
System.out.println(next);
}
}
关于泛型接口Map<K,V> 集合怎么用，就自行编写感受下。
2.2.泛型类
普通泛型类
定义泛型类
public class DemoFx<D> {
private D dd;
public D getDd(){
return this.dd;
}
public void setDd(D dd){
this.dd = dd;
}
}
使用泛型类
public static void main(String[] args) {
DemoFx<String> stringDemoFx = new DemoFx<>();
stringDemoFx.setDd("我是字符串类型");
System.out.println(stringDemoFx.getDd());
}
泛型类的继承与实现
定义泛型类：以ArrayList 类为例，继承泛型抽象类和实现泛型接口：
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
……
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
……
}
使用泛型类
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();// 指定泛型类型E=String
list.add("我只认识字符串");
String s = list.get(0);// 返回值为String
}
2.3.泛型方法
定义泛型方法：还是ArrayList案例
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
……
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
// Make a new array of as runtime type, but my contents:
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
……
}
使用泛型方法：public <T> T[] toArray(T[] a)
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("s1");
list.add("s2");
list.add("sn");
// public <T> T[] toArray(T[] a)
String[] strings = list.toArray(new String[list.size()]);
System.out.println(Arrays.asList(strings));
}
3.类型通配符
3.1.使用类型通配符
通配符表示符号是问号<?>，它是未知类型，可以匹配任何类型，也称为*通配符。
对比”通配符“和”泛型“创建的方法
// 通配符定义
public void foreach(List<?> list){
for (int i =0 ;i<list.size();i++) {
Object o = list.get(i);
System.out.println(o.toString());
}
}
// 泛型定义
public <T> void foreach2(List<T> list){
for(T t : list){
System.out.println(t.toString());
}
}
// 使用
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("s1");
list.add("s2");
list.add("sn");
Demo demo = new Demo();
demo.foreach(list); // 通配符
demo.foreach2(list); // 泛型
}
通配符和泛型都可以实现相同的效果，并且泛型方法还可以使用本身定义的泛型类型，而通配符的”?“不可以当作数据类型来使用，所以通配符方法案例中只能用Object来接收list的元素，这也是通配符的缺点：无法确定未知类型是什么类型。
所以通配符的出现到底有什么用呢？
通配符为泛型的一种特例，无需定义既可在形参中使用的未知类型。
泛型和通配符的区别
Java编译器把泛型【T】推断成T类型，在代码块中允许出现 T类型变量；而把通配符【?】推断成未知类型，不存在 ?类型变量； Class<T>需要依赖于T，需要在方法声明时指定<T>，而Class<?>则不需要；
这样可能更好理解泛型和通配符：泛型 强调的是类型，通配符 强调的是符号。
Class<?> 表示任意类型，但又不等同于Class<Object>，前者在类型不匹配的情况下只能够插入null，但是后者可以插入Object或任何Object对象的子类。
例如：不能往List<?> list里添加任意类型的对象，除了null
3.2.类型上限
通配符上限：<? extends Demo> ，通配符【?】的上限是Demo类型，既是<? extends Demo> 的范围是Demo或其子类类型。
泛型上限：<T extends Demo> ，和通配符理解一样。类型上限如图
案例：
创建三个类DemoFather、Demo、DemoChildren，关系如上图
public class DemoTest {
public static void main(String[] args) {
List<DemoChildren> demoChildrens = new ArrayList<>();
demoChildrens.add(new DemoChildren());
demoChildrens.add(new DemoChildren());
DemoTest test = new DemoTest();
test.testDemo(demoChildrens); // 通配符
test.testDemo2(demoChildrens);// 泛型
}
// 通配符上限：控制list 集合允许的类型范围为Demo或其子类
public void testDemo(List<? extends Demo> list){
// 若无上限，这里只能用Object类型代替Demo类型
for (Demo demo : list){
System.out.println(demo.toString());
}
}
// 泛型上限：控制list 集合允许的类型范围为Demo或其子类
public <T extends Demo> void testDemo2(List<T> list){
for (T t : list){
System.out.println(t.toString());
}
// or
for(Demo demo:list){
System.out.println(demo.toString());
}
}
}
泛型的上限是在定义时确定上限<T extends Demo>；通配符直接在形参上确定上限<? extends Demo>。其实都很好理解，类型上限就是在一般写法的基础上加入范围“上限”，既是 extends xxx。
源码的一些例子
// 接口泛型上限
public interface ObservableArray<T extends ObservableArray<T>> extends Observable {……}
// 抽象类泛型上限
public abstract class ArrayListenerHelper<T extends ObservableArray<T>> extends ExpressionHelperBase {……}
public abstract class CellBehaviorBase<T extends Cell> extends BehaviorBase<T> {……}
// 方法泛型上限
public static <T extends Number> ReadOnlyLongProperty readOnlyLongProperty(final ReadOnlyProperty<T> property) {……}
// 通配符上限
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);
3.3.类型下限
通配符下限：<? super Demo> ，通配符【?】的下限是Demo类型，既是<? super Demo> 的范围是Demo的父类类型。
泛型下限：无。主要是因为类型下限会令人困惑并且不是特别有用。为什么类型参数没有下限的一些解释：http://www.angelikalanger.com/GenericsFAQ/FAQSections/TypeParameters.html#FAQ107
public static void main(String[] args) {
Demo demo = new Demo();
List<Demo> demos = new ArrayList<>();
demos.add(demo);
DemoTest test = new DemoTest();
test.testSuper(demos);
DemoFather demoFather = new DemoFather();
List<DemoFather> demoFathers = new ArrayList<>();
demoFathers.add(demoFather);
DemoTest test2 = new DemoTest();
test2.testSuper(demoFathers);
}
public void testSuper(List<? super Demo> list){
// 虽然有下限，但无法直接使用Demo类型接收参数
for (Object obj : list){
System.out.println(obj.toString());
}
}
虽然有下限，但无法直接使用Demo类型接收参数。这就像“向上转型”和“向下转型”，向上转型是自动的，向下转型需要强转；类型上限可以使用最大类型（父类）接收比它小的类型（子类），类型下限不可以使用最小类型（子类）接受可能比它大的类型（父类）。
源码的一些例子
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
……
public void sort(Comparator<? super E> c) {
final int expectedModCount = modCount;
Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
}
public class Arrays {
public static <T> void sort(T[] a, int fromIndex, int toIndex,
Comparator<? super T> c) {
if (c == null) {
sort(a, fromIndex, toIndex);
} else {
rangeCheck(a.length, fromIndex, toIndex);
if (LegacyMergeSort.userRequested)
legacyMergeSort(a, fromIndex, toIndex, c);
else
TimSort.sort(a, fromIndex, toIndex, c, null, 0, 0);
}
}
}
关于泛型字母E、K、V、T是什么？
E表示Element， K表示Key， V表示Value， T表示Type， N表示Number， ? 表示 未知类型
除了【?】，其他泛型符号你写成字符串都可以，但要注意可读性，一般都是使用单个大写字母表示，不然代码反而不简洁、不易阅读。
4.泛型实现原理--类型擦除
把一个具有泛型信息的对象 赋给 另一个没有泛型信息的变量引用，类型信息都将被擦除。
案例一：不指定泛型上限，类型擦除后为Object
public static void main(String[] args) {
// 定义集合泛型E = String
List<String> stringArrayList = new ArrayList<>();
stringArrayList.add("test1");
// 获取到的类型为：String
String s = stringArrayList.get(0);
// 把带有泛型信息的stringArrayList 对象赋给不确定泛型的List
List listObject = stringArrayList;
// listObject 只知道get的类型为Object，而不是String
Object obj = listObject.get(0);
}
案例二：指定泛型上限，类型擦除后为上限的类型
public class DemoFather {}
public class Demo extends DemoFather{}
public class DemoChildren<T extends DemoFather> {
private T t;
public T getT(){
return this.t;
}
public void setT(T t){
this.t= t;
}
}
// 测试public class DemoTest {
public static void main(String[] args) {
//class DemoChildren<T extends DemoFather>,指定泛型T=Demo类型
DemoChildren<Demo> demoChildren = new DemoChildren<Demo>();
// 拿到的方法类型确实是T=Demo类型
Demo demo = demoChildren.getT();
// 把带有泛型信息的 demoChildren 对象赋给不确定泛型的demoChildren2
DemoChildren demoChildren2 =demoChildren;
// 再来获取方法的类型时，变为了上限的DemoFather类型
DemoFather demoFather = demoChildren2.getT();
}
}
结论：
“
指定泛型上限时，类型擦除后为上限的类型；反之是Object类型，因为Java中所有类都默认继承了Object类。
”
所以案例二的泛型类在编译阶段是长这样的
public class DemoChildren {
private DemoFather t;
public DemoFather getT(){
return this.t;
}
public void setT(DemoFather t){
this.t= t;
}
}
// 原来的泛型类，对比一下
public class DemoChildren<T extends DemoFather> {
private T t;
public T getT(){
return this.t;
}
public void setT(T t){
this.t= t;
}
}
Java往期文章
Java全栈学习路线、学习资源和面试题一条龙
我心里优秀架构师是怎样的？
免费下载经典编程书籍
