Java泛型详解

最新推荐文章于 2025-11-26 15:59:01 发布

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#java #泛型

本文深入浅出地介绍了Java泛型的基础知识，包括泛型的引入背景、泛型的基本语法、泛型的类型擦除特性、通配符的使用以及自定义泛型方法和类等内容。此外，还探讨了泛型在实际开发中的应用案例。

java泛型的了解

java泛型是1.5的新特性，我们先通过一个例子来简单了解一下泛型。

泛型了解：

//在java 1.5之前，集合是这样处理的。
		List c1 = new ArrayList();
		c1.add("abc");
		c1.add(1);
		String s1 = (String) c1.get(0);
		String s2 = (String) c1.get(1);

在编译的时候，这样是可以编译通过的，在java1.5之前，但是，在运行的时候会出现错误，因为List中存储的是object，是开发者自己做的类型转化，如上述代码，就把Integer转化成了String。

而在java1.5之后，我们可以这样做。

		//在java 1.5之后
		List<String> c1 = new ArrayList<String>();
		c1.add("abc");
		c1.add(1);

这样，使用泛型后，编译的时候是有错误的，说了里面只能存String，结果存了Integer。

简单总结一下：没有使用泛型的时候，只要是对象，不管是什么类型，都可以存储进同一个集合，使用泛型集合后，可以将集合中的元素限定为某一种类型，这样更安全。在从集合中取元素的时候，不需要进行强制转化，编译器已经知道了集合中存的是什么类型。

进一步了解泛型：

泛型的一些术语介绍：

ArrayList<E> ArrayList<String>

整个ArrayList<E>称为泛型类型。中间这个<E>称为类型变量，（类型参数）

整个ArrayList<String>称为参数化的类型，String称为实际类型参数或者类型参数的实例。

ArrayList称为原始类型。

泛型的一些思考：

一：

这样看来，泛型让运行过程中可能出现的错误在编译的过程中暴露出来，更加安全的使用集合，那么，泛型是不是就可以说是给编译器用的，因为，编译器会提示我们写的代码是不是安全的。如果编译完之后，这个泛型还有作用吗？

	List<String> c1 = new ArrayList<String>();
	List<Integer> c2 = new ArrayList<Integer>();
		
	System.out.println(c1.getClass() == c2.getClass());

看一下打印结果：

true

这说明上面的c1和c2是同一份字节码，因此看来，泛型在编译过后，已经不存在了，这就是“去类型化”。

既然，字节码中已经没有了类型信息的限制，那通过反射，就可以往集合中放入其它类型的实例了。看一下如下代码：

		List<String> c1 = new ArrayList<String>();				
		try {
			Method method = c1.getClass().getMethod("add", Object.class);
			method.invoke(c1, 123);
			Object object = c1.get(0);
			System.out.println(object);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}

打印结果：

并没有报错，存的是Object，取的是Object。通过去类型化的特性，在只能存string的集合中存了c1.由此，更证明了泛型在编译完之后就消失了，泛型是给编译器看的。

二：

参数化类型和原始类型的兼容性：

		//可以编译通过
		List<String> c1 = new ArrayList();
		//可以编译通过
		List c2 = new ArrayList<String>();
		//不可以编译通过
		List<String> c3 = new ArrayList<Object>();
		//不可以编译通过
		List<Object> c3 = new ArrayList<String>();

这个很好理解，现在有了泛型，那么前辈们写的代码我们还要继续使用，如一个方法一直返回一个ArrayList，现在来个一个参数化类型，能不能调用这个函数，当然可以，同样，你传递一个参数化的类型，原来接收一个集合，也应该可以使用。因为，泛型是给编译器用的，编译器肯定兼容之前的，肯定能通过了。参数化类型是不考虑继承关系的，所以，第三种和第四种写法是错误的。

泛型的通配符：

在api文档中，经常会看到这样的“<?>”这样的问号在类的后面跟着。先通过一个需求来了解问号。

定义一个方法，可以打印任意List集合中的元素。（List<Integer>,List<String>......）这样的参数化类型都可以打印。

	public void print(List<?> list){
		for (Object object : list) {
			System.out.println(object);
		}
	}

？就是通配符，代表任意类型参数。小例子：

	public void method1(Collection<Object> c){
		//可以编译通过，add的是Object
		c.add("abc");
		c.add(123);
		//错误，前面说过，参数化类型是不考虑继承的。所以，错误
		c = new ArrayList<String>();
	}
	
	public void method2(Collection<?> c){
		//并没有声明具体类型就放String？错误
		c.add("abc");
		//把一个？（可以匹配任意类型），让它类型参数实例为String
		c = new ArrayList<String>();
	}

泛型中通配符的扩展。

1：限定通配符的上边界

List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>();

2；限定通配符下边界

        //正确
		List<? super Integer> list1 = new ArrayList<Number>();
		//错误
		List<? super Integer> list2 = new ArrayList<String>();

        //正确，可以把一个类型给？
		List<?> list1 = new ArrayList<Number>();
		//错误，不可以把一个？给一个具体类型
		List<Number> list2 = new ArrayList<？>();

自定义泛型：

java的泛型是从c++泛型借鉴过来的，但没有c++的强大，但java还是尽可能的去模仿c++的泛型。

同样，看一个需求，写一个方法，可以实现2个数的相加，但类型不同，先看看c++的实现

template<class T>
T add(T x,T y){
        return (T)x+y;
}

在看看java的实现。

	/**
	 * 如何定义一个类型，返回值之前，并紧挨着返回值。
	 */
	public <T> T add(T x,T y){
//		The operator + is undefined for the argument type(s) T, T
//		对于T来说，可能没有+这个操作。因此，在java中不能实现c++这样的功能，但仍然了解了java中泛型在方法上的使用。
//		return (T)x+y;
		return null;
	}

泛型的类型推断：

在上面的add方法中，尝试着这样的调用。

		add(1, 2);
		add(1, 2.0);
		add(1, "abc");

这样的调用，是不会出错的，既然参数类型是都是T，然而第2个一个是int,一个是float，第三个一个是int，一个是String都没有报错。通过编辑器自动生成返回值看看。

		Integer add = add(1, 2);
		Number add2 = add(1, 2.0);
		Object add3 = add(1, "abc");

由此可以推断，类型推断中，取了2个参数的共同父类，当作了实际类型参数。

类型推断的传播性：如下

public static <T> void copy(Collection<T> c,T[] a) {
		
	}
//错误
copy(new ArrayList<Float>(), new Integer[10]);

既然类型变量取了父类，为什么这里没有取Number？原因是在对ArrayList参数化的时候，已经指定了T就是Float，这就是类型推断的传播性。

简单总结一下：

a：在返回值或者参数列表中的一个参数中使用了参数变量，那么传递的参数类型就是实际类型参数。

b：在参数列表中多个地方使用了参数变量，在实际调用的过程中，如果传递一样的，很好判断，如果不一样，就会取几个的最大交集，如（Float，Integer，则实际类型参数就是Number）

c：在参数列表多个地方和返回值都使用了，会根据返回值的类型来确定实际类型参数。

d：传播性。

自定义泛型方法&自定义泛型类

1：自定义泛型方法。如上面的add方法一样。

例子：写一个方法，可以交换一个数组中的2个位置上的值。

public static <T> void swap(T[] arr,int x,int y){
		T temp = arr[x];
		arr[x] = arr[y];
		arr[y] = temp;
	}

试着使用swap这个方法。

         //正确
		swap(new String[]{"aaa","bbb"},0, 1);
		swap(new Integer[]{111,222},0, 1);
		//错误
		swap(new int[]{1,2}, 0, 1);

注意：泛型的实际类型不能是基本数据类型。因为，数组本来就是一个对象了，不会进行自动装箱，所以这里会报错。并且，数组中的元素不能使用参数化类型。如：

        //正确
		ArrayList[] a1 = new ArrayList[10];
		//错误：Cannot create a generic array of ArrayList<String>
		ArrayList<String>[] a2 = new ArrayList<String>[10];

类型变量也可以表示异常。

	public static <T extends Exception> void method() throws T{
		try {
			
		} catch (Exception e) {
			throw (T)e;
		}
	}

如果有多个类型变量，可以在<>中指出多个，用逗号隔开。如Map集合。

2：自定义泛型类

public class GenericStudy<T> {
 
}

这样，就可以在方法中使用泛型类型了，因为在实际中，毕竟对一个类的操作希望对应的都是某一种类型，并不是多个，那么就可以在类上定义了，注意：静态方法不能使用这个类型参数，因为对象还没有？哪里来的类型参数实例？静态方法，就自己在方法上定义了。

获取类型参数实例：

由于泛型的去类型化，在编译成字节码后已经看不到这个到底是什么类型了？如何获取？

	public void apply(List<String> l){
		
	}
try {
			Method method = GenericStudy.class.getMethod("apply", List.class);
			Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
			ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) genericParameterTypes[0];
			Type type = parameterizedType.getActualTypeArguments()[0];
			Type rawType = parameterizedType.getRawType();
			System.out.println(rawType+":"+type);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} 
	}

打印结果：

interface java.util.List:class java.lang.String