Java泛型

泛型有三种实现方式，分别是泛型接口、泛型类、泛型方法。下面通过泛型方法来介绍什么是类型参数。

泛型方法声明方式：访问修饰符 <T,K,S...> 返回类型 方法名(方法参数){方法体}

1.访问修饰符与返回类型中间有个<T,K,S...>，T、K、S等属于类型参数，可以随便定义。

2.返回类型和方法参数可以是或者包含类型参数T、K、S等。

3.可以限定类型参数必须实现某些接口或者继承某个类，多个限定的类、接口中间用&分隔，类必须放在限定列表中所有接口的前面。

4.泛型方法可以定义在普通类中。

1) 类型参数（type parameters）

集合类如ArrayList类有一个类型参数用来指示元素的类型：

ArrayList<String> Files = new ArrayList<String>()

2) 泛型类（generic class）

泛型类就是具有一个或多个类型变量的类。

如class Pair<T>：

引入了一个类型变量T，用尖括号（<>）括起来，并放在类名后面。

泛型类可以有多个类型变量，如class Pair<T, U>。类定义中的类型变量指定方法的返回类型以及域和局部变量的类型。如：private T first;

用具体的类型替换类型变量就可以实例化泛型类型，如Pair<String>。

类型变量使用大写形式。在Java库中，使用变量E表示集合的元素类型，K和V分别表示表的关键字与值的类型。T（需要时可以用临近的字母U和S）表示“任意类型”。

3) 泛型方法

泛型方法可以定义在普通类中，也可以定义在泛型类中。

class ArrayAlg {

public static <T> getMiddle(T...a)

{return a[A.length / 2];}

}

当调用一个泛型方法时，在方法名前的尖括号中放入具体的类型：

ArrayAlg.<String>getMiddle("John", "Q.", "Public");

在某种情况（实际上也是大多数情况）下，方法调用中可以省略<String>类型参数，编译器有足够的信息能够推断出所调用的方法。

4) 类型变量的限定

有时，类或方法需要对类型变量加以约束：

<T extends BoundingType>

表示T应该是绑定类型的子类型（subtype）。T和绑定类型可以是类，也可以是接口。一个类型变量或通配符可以有多个限定，如：

<T extends Comparable & Serializable>

限定类型用“&”分隔，而逗号用来分隔类型变量。在Java的继承中，可以根据需要拥有多个接口超类型，但限定中至多有一个类。如果用一个类作为限定，它必须是限定列表中的第一个。为了提高效率，应该将标签（tagging）接口（即没有方法的接口）放在边界列表的末尾。

5) 泛型代码和虚拟机

虚拟机没有泛型类型对象，所有对象都属于普通类。

1.类型擦除

无论何时定义一个泛型类型，都自动提供了一个相应的原始类型（raw type）。原始类型的名字就是删去类型参数后的泛型类型名。擦除（erased）类型变量，并替换为限定类型（无限定的变量用Object）。例如Pair<T>，因为T是一个无限定的变量，所以直接用Object替换。

原始类型用第一个限定的类型变量来替换，如果没有给定限定就用Object替换。如：

Interval<T extends Comparable & Serializable>

原始类型用Comparable替换。

2.翻译泛型表达式

当程序调用泛型方法时，如果擦除返回类型，编译器插入强制类型转换。例如：

class Pair<T>

Pair<Employee> buddies = ...;

Employee buddy = buddies.getFirst();

编译器把这个方法调用翻译为两条虚拟机指令：

对原始方法Pair.getFirst的调用；

将返回的Object类型强制转换为Employee类型。

总之，需要记住有关Java泛型转换的事实：

虚拟机中没有泛型，只有普通的类和方法；

所有的类型参数都用它们的限定类型替换；

桥方法被合成来保持多态；

为保持类型安全性，必要时插入强制类型转换。

6) 约束与约束性

大多数限制都是由类型擦除引起的。

1.不能用基本类型实例化类型参数。

2.运行时类型查询只适用于原始类型。

3.不能创建参数化类型的数组（可以声明参数化类型的数组）。

4.不能实例化类型变量。

5.不能构造泛型数组。

6.泛型类的静态上下文中类型变量无效（不能在静态域或静态方法中引用类型变量）。

7.不能抛出或捕获泛型类的实例（泛型类扩展Throwable都是不合法的）。

8.可以消除对受查异常的检查（必须为所有受查异常提供一个处理器，不过可以利用泛型消除这个限制）。

6) 泛型类型的继承规则

无论S与T有什么联系，通常，Pair<S>与Pair<T>没有什么联系；

永远可以将参数化类型转换为一个原始类型（如果在使用泛型时没有指名具体的数据类型即原始类型，就会擦除泛型类型，并向上转型为Object）；

泛型类可以扩展或实现其他的泛型类。

7) 通配符类型

通配符类型可以理解为一种泛型调用时传递的一种特殊数据类型，表示允许类型参数在某个范围内变化。通配符类型有三种，分别是？、？ extends、？ super。

直观地讲，带有超类型限定的通配符可以向泛型对象写入，带有子类型限定的通配符可以从泛型对象读取。

1. ? extends X

子类型限定，表示泛型的类型参数不是固定的，而是X及其子类型。子类型限定的副作用是不能传递null以外的类型。

Operate<? extends ParentClass>的方法可以想象成下面这个样子（实际上不能这样写代码）：

public ? extends ParentClass get() {

return item;

}

public void set(? extends ParentClass item) {

this.item = item;

}

此时get方法可以正常调用，因为返回的item肯定是ParentClass或者它的子类型。但是set方法就不能传递null以外的类型了，因为编译器只知道需要ParentClass或者它的子类型，但是不知道具体是哪个类，所以只能调用set(null)。如下：

public static void method(Operate<? extends ParentClass> operate) {

operate.get();

operate.set(null);

operate.set(new ParentClass());//报错

operate.set(new SonClass());//报错

}

2. ? super X

超类型限定，表示泛型的类型参数不是固定的，而是X及其父类型。

Operate<? super SonClass>的方法可以想象成下面这个样子（实际上不能这样写代码）：

public ? super SonClass get() {

return item;

}

public void set(? super SonClass item) {

this.item = item;

}

类型参数限定为X及其父类型，直至Object类，因为不知道具体是哪个父类型，因此方法返回的类型只能赋给Object。

只能传递null、X及其子类型，因为X及其子类型都是向上转型成X及其父类型。

Operate<? super SonClass> operate3 = new Operate<ParentClass>(new ParentClass())是成立的，所以可以将new Operate<ParentClass>(new ParentClass())传递给以下方法。

public static void method(Operate<? super SonClass> operate) {

SonClass sonClass = operate.get();//报错

ParentClass parentClass = operate.get();//报错

Object object = operate.get();

operate.set(new ParentClass());//报错

operate.set(null);

operate.set(new SonClass());

}

3. ？

无类型限定，泛型的类型参数没有限定。

只能传递null类型；

方法返回的类型只能赋给Object。

new Operate<SonClass>(new SonClass())、new Operate<ParentClass>(new ParentClass())、new Operate<Object>(new Object())、new Operate<String>(new String())等都可以传递给以下方法。

public static void method(Operate<?> operate) {

SonClass sonClass = operate.get();//报错

ParentClass parentClass = operate.get();//报错

operate.set(new ParentClass());//报错

Object object = operate.get();

operate.set(null);

operate.set(new SonClass());//报错

}

有什么作用呢？对于一些不需要实际类型的方法，就显得比泛型方法可读性强，如下。

public static void method(Operate<?> operate) {

System.out.println(operate.get() == null);

}

public static <T> void method(Operate<T> operate) {

System.out.println(operate.get() == null);

}