Java泛型详解-优快云博客

一、java泛型的概念

泛型，英文名字是generic programming，或generic type或许译成“通用编程”更合适。也有人叫它参数化的类，“类的类”，或“元类metaclass”，像类一样，泛型也是一种数据类型。泛型比类更抽象，但是泛型不属于面向对象，它是面向对象的补充和发展

Java 泛型的参数只可以代表类，不能代表个别对象。由于 Java 泛型的类型参数之实际类型在编译时会被消除，所以无法在运行时得知其类型参数的类型。Java 编译器在编译泛型时会自动加入类型转换的编码，故运行速度不会因为使用泛型而加快。Java 允许对个别泛型的类型参数进行约束，包括以下两种形式（假设 T 是泛型的类型参数，C 是一般类、泛类，或是泛型的类型参数）：T 实现接口 I 。T 是 C ，或继承自 C 。一个泛型类不能实现Throwable接口。

dk 1.5以前的集合类中存在什么问题
ArrayList collection = new ArrayList();
collection.add(1);
collection.add(1L);
collection.add("abc");
int i = (Integer) collection.get(1);//编译要强制类型转换且运行时出错！
Jdk 1.5的集合类希望你在定义集合时，明确表示你要向集合中装哪种类型的数据，无法加入指定类型以外的数据
ArrayList<Integer> collection2 = new ArrayList<Integer>();
collection2.add(1);
/*collection2.add(1L);
collection2.add(“abc”);*///这两行代码编译时就报告了语法错误
int i2 = collection2.get(0);//不需要再进行类型转换
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，编译器编译带类型说明的集合时会去除掉“类型”信息，使程序运行效率不受影响，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。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。

二、泛型中的特点与通配符介绍

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
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();//可不可以，不就是编译器一句话的事吗？
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
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，可以认为是与以前的版本兼容。写了就是明知故犯。错误（这个需要仔细理解）
Vector<Object> v = new Vector<String>(); //这个就更不对了，不要认为object是根类就可以，

后面<String>明确说明只可以装String类型，这和前面会产生矛盾。明确记住参数化类型不考虑继承！！！
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，下面语句有错误：
Vector<Integer> vectorList[] = new Vector<Integer>[10];//这个张老师说他也没搞明白，不需要严格记忆，在实践中，遇到自然会报错，然后修改
思考题：下面的代码会报错误吗？
Vector v1 = new Vector<String>(); //这个要注意，参数化类型给原始类型不会报错，
Vector<Object> v = v1;//一开始感觉是错的，但是张老师说编译器是一个严格按照语法检查的工具，

是不会考虑运行时的效果，我们分开看两句，编译到第二句时会认为v1是原始类型，这样就不会报错了

编译器是一行一行扫描，不要按代码运行！

问题：
定义一个方法，该方法用于打印出任意参数化类型的集合中的所有数据，该方法如何定义呢？
错误方式：
public static void printCollection(Collection<Object> cols) {
for(Object obj:cols) {
System.out.println(obj);
}
/* cols.add("string");//没错
cols = new HashSet<Date>();//会报告错误！*/这句是错的，上面写的是object，他们之间不考虑继承关系，所以是矛盾的
}
正确方式：
public static void printCollection(Collection<?> cols) {
for(Object obj:cols) {
System.out.println(obj);
}
//cols.add("string");//错误，因为它不知自己未来匹配就一定是String与例1一同理解，add方法与参数类型有关系
cols.size();//没错，此方法与类型参数没有关系
cols = new HashSet<Date>();//注意：这句是对的，体现了泛型中通配符所代表的是引用，他可以引用为其让他任何类型的参数（是引用而不是直接使用与参数有关的方法）
}
总结：
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，可以调用与参数化无关的方法，不能调用与参数化有关的方法

例1：

public static void printCollection(Collection<?> xollection){
   collection.add(1);//这句会报错调用了与参数有关的方法
collection.size();//这句是正确的与类型无关
    }
}

限定通配符的上边界：
正确：Vector<? extends Number> x = new Vector<Integer>();//必须是number的子类、
错误：Vector<? extends Number> x = new Vector<String>();//不是子类错误
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>();
提示：
限定通配符总是包括自己。
?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;
上面的代码错误，原理与Vector<Object > x11 = new Vector<String>();相似，
只能通过强制类型转换方式来赋值。

class Info<T>{
	private T var ;		// 定义泛型变量
	public void setVar(T var){
		this.var = var ;
	}
	public T getVar(){
		return this.var ;
	}
	public String toString(){	// 直接打印
		return this.var.toString() ;
	}
};
public class GenericsDemo14{
	public static void main(String args[]){
		Info<String> i = new Info<String>() ;		// 使用String为泛型类型
		i.setVar("it") ;							// 设置内容
		fun(i) ;
	}
	public static void fun(Info<?> temp){		// 可以接收任意的泛型对象
		System.out.println("内容：" + temp) ;
	}
};

三、泛型的内部原理及应用

因为泛型基本上都是在 Java 编译器中而不是运行库中实现的，所以在生成字节码的时候，差不多所有关于泛型类型的类型信息都被“擦掉”了。

换句话说，编译器生成的代码与您手工编写的不用泛型、检查程序的类型安全后进行强制类型转换所得到的代码基本相同。与 C++ 不同，List<Integer>和 List<String>是同一个类（虽然是不同的类型但都是 List<?>的子类型，与以前的版本相比，在 JDK 5.0 中这是一个更重要的区别）。

擦除意味着一个类不能同时实现 Comparable<String>和 Comparable<Number>，因为事实上两者都在同一个接口中，指定同一个compareTo()方法。声明 DecimalString类以便与 String与 Number比较似乎是明智的，但对于 Java 编译器来说，这相当于对同一个方法进行了两次声明：

public class DecimalString implements Comparable<Number>, Comparable<String>
{ ... } // nope

擦除的另一个后果是，对泛型类型参数是用强制类型转换或者 instanceof毫无意义。下面的代码完全不会改善代码的类型安全性：

编译器仅仅发出一个类型未检查转换警告，因为它不知道这种转换是否安全。naiveCast()方法实际上根本不作任何转换，T直接被替换为 Object，与期望的相反，传入的对象被强制转换为 Object。

擦除也是造成上述构造问题的原因，即不能创建泛型类型的对象，因为编译器不知道要调用什么构造函数。如果泛型类需要构造用泛型类型参数来指定类型的对象，那么构造函数应该接受类文字（Foo.class）并将它们保存起来，以便通过反射创建实例。

泛型是 Java 语言走向类型安全的一大步，但是泛型设施的设计和类库的泛化并非未经过妥协。扩展虚拟机指令集来支持泛型被认为是无法接受的，因为这会为 Java 厂商升级其 JVM 造成难以逾越的障碍。因此采用了可以完全在编译器中实现的擦除方法。类似地，在泛型 Java 类库时，保持向后兼容也为类库的泛化方式设置了很多限制，产生了一些混乱的、令人沮丧的结构（如Array.newInstance()）。这并非泛型本身的问题，而是与语言的演化与兼容有关。

示例两个不同的泛型

ArrayList<String> collection2 = new ArrayList<String>();

ArrayList<Integer> collection3 = new ArrayList<Integer>();
System.out.println(collection3.getClass() == collection2.getClass());

输出结果是true，说明他们的字节码是一样的,因为在编译后泛型会把类型的信息去掉,所以这样

泛型指定的是Integer类型也可以往里面放String类型的,需要要用到反射来做

示例用反射给ArrayList<Integer>放String

//collection3.add("abc"); 编译器报错

collection3.getClass().getMethod("add", Object.class).invoke(collection3, "abc");

这里用了反射去获取collection3对象add的方法，然后透过编译器调用,设置一个String值
System.out.println(collection3.get(0));

这里输出结果是 abc

理解Java的泛型集合类：
HashMap<String,Integer> hm = new HashMap<String,Integer>();
hm.put("zxx",19);
hm.put("lis",18);
//将Entry变为Set来进行遍历，Map本身没有遍历功能
Set<Map.Entry<String,Integer>> mes= hm.entrySet();//注意在写Map时，工具会自动提示你添加泛型，但是我们这时用的是Map.Entry,所以只在后面写泛型
for(Map.Entry<String,Integer> me : mes) {
System.out.println(me.getKey() + ":" + me.getValue());
}
对在jsp页面中也经常要对Set或Map集合进行迭代：
<c:forEach items=“${map}” var=“entry”>
${entry.key}:${entry.value}
</c:forEach>

记忆性总结：简单地说就是你可以把别的类型，给？，但是你不能把未知的？给其他参数，因为谁都不知道？里会是什么！

四、定义泛型方法

Java的泛型方法没有C++模板函数功能强大，java中的如下代码无法通过编译：
<T> T add(T x,T y) {
return (T) (x+y);
//return null;
}
用于放置泛型的类型参数的尖括号应出现在方法的其他所有修饰符之后和在方法的返回类型之前，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。
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;

}

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。String的话就不会报错
除了在应用泛型时可以使用extends限定符，在定义泛型时也可以使用extends限定符，例如，Class.getAnnotation()方法的定义。并且可以用&来指定多个边界，如<V extends Serializable & cloneable> void method(){}
普通方法、构造方法和静态方法中都可以使用泛型。
也可以用类型变量表示异常，称为参数化的异常，可以用于方法的throws列表中，但是不能用于catch子句中。
在泛型中可以同时有多个类型参数，在定义它们的尖括号中用逗号分，例如：
public static <K,V> V getValue(K key) { return map.get(key);}

总结：在新版本中的泛型较难理解，掌握主要应用和新的特性就可以。深入了解有一定能难度！