Java中關於泛型的淺析

前言

java 泛型是java SE 1.5的新特性，泛型的本質是參數化類型，也就是說所操作的數據類型被指定爲一個參數。這種參數類型可以用在類、接口和方法的創建中，分別稱爲泛型類、泛型接口、泛型方法。

泛型（Generic type 或者 generics）是對 Java 語言的類型系統的一種擴展，以支持創建可以按類型進行參數化的類。可以把類型參數看作是使用參數化類型時指定的類型的一個佔位符，就像方法的形式參數是運行時傳遞的值的佔位符一樣。

爲什麼使用泛型

問題引入

泛型是在java SE 1.5中引入的，在這之前，如果要使用集合的話是怎麼樣子的呢？對於集合List而言，往裏面添加數據的方法add的參數是一個Object類型，這也就意味着什麼數據類型都可以往裏面添加。

List list = new ArrayList();
	list.add("abc");
	list.add("cdf");

然而，添加容易取出來就有點麻煩了。因爲我們取的時候需要進行強制轉換：

String s = (String) list.get(0);

有的時候，我們忘了添加進去是什麼類型了，或者我們寫的方法，類給別人使用的時候，這個時候就會很容易出錯，因爲我們不知道是什麼類型，因此在運行的時候就會出現異常。

List list = new ArrayList();
		list.add("abc");
		list.add("cdf");
		list.add(12);
		list.add(23.9);

		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
			String tempString = (String) list.get(i);
			System.out.println(tempString);
		}

解決方法

對於上述引發的問題，我們可以通過限定傳入數據的類型來解決，就是在add數據的時候我們就將它限定爲某一類型，其他類型的數據add不進去，這樣的話，我們就很簡單的解決了該問題。這種方法就是下面需要說的泛型。

List<String> list = new ArrayList<>();
		list.add("abc");
		list.add("cdf");

通過限定add時傳入的類型是String，這樣在編譯時就能檢測出來，這樣就能避免了上述問題。

泛型分類

泛型有三種使用方式，分別爲：泛型類、泛型接口、泛型方法。

泛型類

泛型類說起來比較抽象，我們通過一個示例來了解一下：

/**
 * 此處T可以隨便寫爲任意標識，常見的如T、E、K、V等形式的參數常用於表示泛型
 * 
 * @author admin
 *
 * @param <T>
 */
public class Generic<T> {

	/**
	 * 這個成員變量的類型爲T,T的類型由外部指定
	 */
	private T t;

	/**
	 * 泛型構造方法形參t的類型也爲T，T的類型由外部指定
	 * 
	 * @param t
	 */
	public Generic(T t) {
		super();
		this.t = t;
	}

	/**
	 * 泛型方法getT的返回值類型爲T，T的類型由外部指定
	 * 
	 * @return
	 */
	public T getT() {
		return t;
	}

	/**
	 * 泛型方法setT的參數類型爲T，T的類型由外部指定
	 * 
	 * @param t
	 */
	public void setT(T t) {
		this.t = t;
	}
}

泛型類比較簡單，需要指定一個參數類型T，然後由外部傳入，我們看一下這個泛型類它的使用方式：

//泛型參數T這裏指定爲String類型
Generic<String> generic = new Generic<String>("Hello");
System.out.println(generic.getT());

打印結果如下：

Hello

這裏需要注意的是：泛型的類型參數只能是類類型（包括自定義類），不能是簡單類型。

泛型接口

泛型接口與泛型類的定義及使用基本相同。我們也通過示例來了解一下：

/**
 * 定義一個泛型接口
 * 
 * @author admin
 *
 * @param <T>
 */
public interface IGeneric<T> {

	T result();

}

定義一個泛型接口後，使用這個泛型接口有兩種情況：

未傳入泛型參數

/**
 * 未傳入泛型實參時，與泛型類的定義相同，在聲明類的時候，需將泛型的聲明也一起加到類中
 * 
 * @author admin
 *
 * @param <T>
 */
public class Generic1Test<T> implements IGeneric<T> {

	@Override
	public T result() {
		return null;
	}

}

傳入參數類型

/**
 * 在實現類實現泛型接口時，如已將泛型類型傳入實參類型，則所有使用泛型的地方都要替換成傳入的實參類型
 * 
 * @author admin
 *
 */
public class Generic2Test implements IGeneric<String> {

	@Override
	public String result() {

		return "";
	}
}

泛型方法

泛型方法，是在調用方法的時候指明泛型的具體類型，但是相對於泛型類而言，泛型方法就比較複雜了，我們來看一個具體示例：

/**
	 * 聲明一個泛型方法，該泛型方法中帶一個T類型形參，
	 * 
	 * @param <T>
	 * @param a
	 * @param c
	 */
	static <T> void fromArrayToCollection(T[] a, List<T> c) {
		for (T o : a) {
			c.add(o);
		}
	}

申明一個泛型方法時，首先在public與返回值之間的必不可少，這表明這是一個泛型方法，並且聲明瞭一個泛型T，這個T可以出現在這個泛型方法的任意位置，泛型的數量也可以爲任意多個。

對於泛型參數的申明比較複雜的多，後面需要專門的講解。

泛型通配符

我們在定義泛型類，泛型方法，泛型接口的時候經常會碰見很多不同的通配符，比如 T，E，K，V ，？等等，這些通配符又都是什麼意思呢？

其實，這些不同的通配符沒什麼本質上的區別，只不過在Java開發過程中我們約定了這些不同的通配符所表達的意思不一樣：

？表示不確定的 java 類型
T (type) 表示具體的一個java類型
K V (key value) 分別代表java鍵值中的Key， Value
E (element) 代表Element

無界通配符 <?>

對於通配符<?>我們可以理解爲無界，就是<?>, 比如List<?>，通配符<?>的主要作用就是讓泛型能夠接受未知類型的數據。如果泛型的類型只在方法聲明中出現一次，就可以用通配符<？>取代它。

我們說明一點：List<?> list和List list的區別：

List<?> list是表示持有某種特定類型對象的List，但是不知道是哪種類型；List
list是表示持有Object類型對象的List。
List<?> list因爲不知道持有的實際類型，所以不能add任何類型的對象，但是List
list因爲持有的是Object類型對象，所以可以add任何類型的對象。

注意：List<?> list可以add(null)，因爲null是任何引用數據類型都具有的元素。

上界通配符 < ? extends E>

用 extends 關鍵字聲明，表示參數化的類型可能是所指定的類型，或者是此類型的子類。

下界通配符 < ? super E>

用 super 進行聲明，表示參數化的類型可能是所指定的類型，或者是此類型的父類型，直至 Object。

泛型擦除

Java的泛型是僞泛型，這是因爲Java在編譯期間，所有的泛型信息都會被擦掉，正確理解泛型概念的首要前提是理解類型擦除。Java的泛型基本上都是在編譯器這個層次上實現的，在生成的字節碼中是不包含泛型中的類型信息的，使用泛型的時候加上類型參數，在編譯器編譯的時候會去掉，這個過程成爲類型擦除。

譬如：
對於List類型，在編譯後會變成List，JVM看到的只是List，而由泛型附加的類型信息對JVM是看不到的。Java編譯器會在編譯時儘可能的發現可能出錯的地方。

我們舉個例子來說明泛型擦除：

public static void main(String[] args) {
		List<String> strList = new ArrayList<String>();
		strList.add("AAAAA");

		List<Integer> intList = new ArrayList<>();
		intList.add(123);

		System.out.println("編譯時期類型是否相同： " + (strList.getClass() == intList.getClass()));
	}

打印結果如下：

從上面的例子看出，我們定義了兩個ArrayList數組，不過一個是ArrayList泛型類型的，只能存儲字符串；一個是ArrayList泛型類型的，只能存儲整數，最後，我們通過list1對象和list2對象的getClass()方法獲取他們的類的信息，最後發現結果爲true。說明泛型類型String和Integer都被擦除掉了，只剩下原始類型。

泛型好處

Java 語言中引入泛型是一個較大的功能增強。不僅語言、類型系統和編譯器有了較大的變化，以支持泛型，而且類庫也進行了大翻修，所以許多重要的類，比如集合框架，都已經成爲泛型化的了。

類型安全。泛型的主要目標是提高 Java 程序的類型安全。
消除強制類型轉換。泛型的一個附帶好處是，消除源代碼中的許多強制類型轉換。這使得代碼更加可讀，並且減少了出錯機會。

總結

在上面所舉的例子都是一些簡單的示例並不具有實際的應用，只是爲了簡單說明泛型的概念。本篇文章只是作爲泛型的簡單闡述，對於開發過程中的泛型還需要我們深入的探索，後期會出一遍深入理解泛型的文章，敬請期待。

關於作者

專注於 Android 開發多年，喜歡寫 blog 記錄總結學習經驗，blog 同步更新於本人的公衆號，歡迎大家關注，一起交流學習～

Java中關於泛型的淺析

前言

爲什麼使用泛型

問題引入

解決方法

泛型分類

泛型類

泛型接口

未傳入泛型參數

傳入參數類型

泛型方法

泛型通配符

無界通配符 <?>

上界通配符 < ? extends E>

下界通配符 < ? super E>

泛型擦除

泛型好處

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