泛型在java中有很重要的地位，無論是開源框架還是JDK源碼都能看到它。
毫不誇張的說，泛型是通用設計上必不可少的元素，所以真正理解與正確使用泛型，是一門必修課。
一：泛型本質
Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一個新特性, 泛型提供了編譯時類型安全檢測機制，該機制允許程序員在編譯時檢測到非法的類型。
泛型的本質是參數化類型，即給類型指定一個參數，然後在使用時再指定此參數具體的值，那樣這個類型就可以在使用時決定了。這種參數類型可以用在類、接口和方法中，分別被稱爲泛型類、泛型接口、泛型方法。
二：爲什麼使用泛型
泛型的好處是在編譯的時候檢查類型安全，並且所有的強制轉換都是自動和隱式的，提高代碼的重用率。
（1）保證了類型的安全性。
在沒有泛型之前，從集合中讀取到的每一個對象都必須進行類型轉換，如果不小心插入了錯誤的類型對象，在運行時的轉換處理就會出錯。
比如：沒有泛型的情況下使用集合：
public static void noGeneric() {
ArrayList names = new ArrayList();
names.add("mikechen的互聯網架構");
names.add(123); //編譯正常
}有泛型的情況下使用集合：
public static void useGeneric() {
ArrayList<String> names = new ArrayList<>();
names.add("mikechen的互聯網架構");
names.add(123); //編譯不通過
}有了泛型後，定義好的集合names在編譯的時候add(123)就會編譯不通過。
相當於告訴編譯器每個集合接收的對象類型是什麼，編譯器在編譯期就會做類型檢查，告知是否插入了錯誤類型的對象，使得程序更加安全，增強了程序的健壯性。
（2） 消除強制轉換
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。
還是舉例說明，以下沒有泛型的代碼段需要強制轉換：
List list = new ArrayList();
list.add("hello");
String s = (String) list.get(0);當重寫爲使用泛型時，代碼不需要強制轉換：
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("hello");
String s = list.get(0); // no cast（3）避免了不必要的裝箱、拆箱操作，提高程序的性能
在非泛型編程中，將筒單類型作爲Object傳遞時會引起Boxing（裝箱）和Unboxing（拆箱）操作，這兩個過程都是具有很大開銷的。引入泛型後，就不必進行Boxing和Unboxing操作了，所以運行效率相對較高，特別在對集合操作非常頻繁的系統中，這個特點帶來的性能提升更加明顯。
泛型變量固定了類型，使用的時候就已經知道是值類型還是引用類型，避免了不必要的裝箱、拆箱操作。
object a=1;//由於是object類型，會自動進行裝箱操作。
int b=(int)a;//強制轉換，拆箱操作。這樣一去一來，當次數多了以後會影響程序的運行效率。使用泛型之後
public static T GetValue<T>(T a)
{
return a;
}
public static void Main()
{
int b=GetValue<int>(1);//使用這個方法的時候已經指定了類型是int，所以不會有裝箱和拆箱的操作。
}（4）提高了代碼的重用性。
三：如何使用泛型
泛型有三種使用方式，分別爲：泛型類、泛型接口和泛型方法。
1、泛型類
泛型類：把泛型定義在類上
定義格式：
public class 類名 <泛型類型1,...> {
}注意事項：泛型類型必須是引用類型（非基本數據類型）
定義泛型類，在類名後添加一對尖括號，並在尖括號中填寫類型參數，參數可以有多個，多個參數使用逗號分隔：
public class GenericClass<ab,a,c> {}
當然，這個後面的參數類型也是有規範的，不能像上面一樣隨意，通常類型參數我們都使用大寫的單個字母表示：
T：任意類型 type
E：集合中元素的類型 element
K：key-value形式 key
V： key-value形式 value
示例代碼：
泛型類：
public class GenericClass<T> {
private T value;
public GenericClass(T value) {
this.value = value;
}
public T getValue() {
return value;
}
public void setValue(T value) {
this.value = value;
}
}測試類：
//TODO 1:泛型類
GenericClass<String> name = new GenericClass<>("mikechen的互聯網架構");
System.out.println(name.getValue());
GenericClass<Integer> number = new GenericClass<>(123);
System.out.println(number.getValue());運行結果：
2、泛型接口
泛型方法概述：把泛型定義在方法上
定義格式：
public <泛型類型> 返回類型 方法名（泛型類型 變量名） {
}注意要點：
-
- 方法聲明中定義的形參只能在該方法裏使用，而接口、類聲明中定義的類型形參則可以在整個接口、類中使用。當調用fun()方法時，根據傳入的實際對象，編譯器就會判斷出類型形參T所代表的實際類型。
public interface GenericInterface<T> {
void show(T value);}
}
public class StringShowImpl implements GenericInterface<String> {
@Override
public void show(String value) {
System.out.println(value);
}}
public class NumberShowImpl implements GenericInterface<Integer> {
@Override
public void show(Integer value) {
System.out.println(value);
}}注意：使用泛型的時候，前後定義的泛型類型必須保持一致，否則會出現編譯異常：
GenericInterface<String> genericInterface = new NumberShowImpl();//編譯異常或者乾脆不指定類型，那麼 new 什麼類型都是可以的：
GenericInterface g1 = new NumberShowImpl();
GenericInterface g2 = new StringShowImpl();3、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 。
- 定義格式：
修飾符 <代表泛型的變量> 返回值類型 方法名(參數){ }
例如：
/**
*
* @param t 傳入泛型的參數
* @param <T> 泛型的類型
* @return T 返回值爲T類型
* 說明：
* 1）public 與 返回值中間<T>非常重要，可以理解爲聲明此方法爲泛型方法。
* 2）只有聲明瞭<T>的方法纔是泛型方法，泛型類中的使用了泛型的成員方法並不是泛型方法。
* 3）<T>表明該方法將使用泛型類型T，此時纔可以在方法中使用泛型類型T。
* 4）與泛型類的定義一樣，此處T可以隨便寫爲任意標識，常見的如T、E等形式的參數常用於表示泛型。
*/
public <T> T genercMethod(T t){
System.out.println(t.getClass());
System.out.println(t);
return t;
}
public static void main(String[] args) {
GenericsClassDemo<String> genericString = new GenericsClassDemo("helloGeneric"); //這裏的泛型跟下面調用的泛型方法可以不一樣。
String str = genericString.genercMethod("hello");//傳入的是String類型,返回的也是String類型
Integer i = genericString.genercMethod(123);//傳入的是Integer類型,返回的也是Integer類型
}
class java.lang.String
hello
class java.lang.Integer
123這裏可以看出，泛型方法隨着我們的傳入參數類型不同，他得到的類型也不同。泛型方法能使方法獨立於類而產生變化。
四：泛型通配符
Java泛型的通配符是用於解決泛型之間引用傳遞問題的特殊語法, 主要有以下三類:
//表示類型參數可以是任何類型
public class Apple<?>{}
//表示類型參數必須是A或者是A的子類
public class Apple<T extends A>{}
//表示類型參數必須是A或者是A的超類型
public class Apple<T supers A>{}1. 無邊界的通配符(Unbounded Wildcards), 就是<?>, 比如List<?>
無邊界的通配符的主要作用就是讓泛型能夠接受未知類型的數據.
2. 固定上邊界的通配符(Upper Bounded Wildcards)，採用<? extends E>的形式
使用固定上邊界的通配符的泛型, 就能夠接受指定類及其子類類型的數據。
要聲明使用該類通配符, 採用<? extends E>的形式, 這裏的E就是該泛型的上邊界。
注意: 這裏雖然用的是extends關鍵字, 卻不僅限於繼承了父類E的子類, 也可以代指顯現了接口E的類
3. 固定下邊界的通配符(Lower Bounded Wildcards)，採用<? super E>的形式
使用固定下邊界的通配符的泛型, 就能夠接受指定類及其父類類型的數據.。
要聲明使用該類通配符, 採用<? super E>的形式, 這裏的E就是該泛型的下邊界.。
注意: 你可以爲一個泛型指定上邊界或下邊界, 但是不能同時指定上下邊界。
五：泛型中KTVE的含義
果點開JDK中一些泛型類的源碼，我們會看到下面這些代碼：
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
...
}
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
...
}上面這些泛型類定義中的泛型參數E、K和V都是什麼意思呢？其實這些參數名稱是可以任意指定，就想方法的參數名一樣可以任意指定，但是我們通常會起一個有意義的名稱，讓別人一看就知道是什麼意思。泛型參數也一樣，E一般是指元素，用來集合類中。
常見泛型參數名稱有如下：
E： Element (在集合中使用，因爲集合中存放的是元素)
T：Type（Java 類）
K： Key（鍵）
V： Value（值）
N： Number（數值類型）
？： 表示不確定的java類型
六：泛型的實現原理
泛型本質是將數據類型參數化，它通過擦除的方式來實現，即編譯器會在編譯期間「擦除」泛型語法並相應的做出一些類型轉換動作。
看一個例子就應該清楚了，例如：
public class Caculate<T> {
private T num;
}我們定義了一個泛型類，定義了一個屬性成員，該成員的類型是一個泛型類型，這個 T 具體是什麼類型，我們也不知道，它只是用於限定類型的。
反編譯一下這個 Caculate 類：
public class Caculate{
public Caculate(){}
private Object num;
}發現編譯器擦除 Caculate 類後面的兩個尖括號，並且將 num 的類型定義爲 Object 類型。
那麼是不是所有的泛型類型都以 Object 進行擦除呢？大部分情況下，泛型類型都會以 Object 進行替換，而有一種情況則不是。那就是使用到了extends和super語法的有界類型，如：
public class Caculate<T extends String> {
private T num;
}這種情況的泛型類型，num 會被替換爲 String 而不再是 Object。
這是一個類型限定的語法，它限定 T 是 String 或者 String 的子類，也就是你構建 Caculate 實例的時候只能限定 T 爲 String 或者 String 的子類，所以無論你限定 T 爲什麼類型，String 都是父類，不會出現類型不匹配的問題，於是可以使用 String 進行類型擦除。
實際上編譯器會正常的將使用泛型的地方編譯並進行類型擦除，然後返回實例。但是除此之外的是，如果構建泛型實例時使用了泛型語法，那麼編譯器將標記該實例並關注該實例後續所有方法的調用，每次調用前都進行安全檢查，非指定類型的方法都不能調用成功。
實際上編譯器不僅關注一個泛型方法的調用，它還會爲某些返回值爲限定的泛型類型的方法進行強制類型轉換，由於類型擦除，返回值爲泛型類型的方法都會擦除成 Object 類型，當這些方法被調用後，編譯器會額外插入一行 checkcast 指令用於強制類型轉換，這一個過程就叫做『泛型翻譯』。
七：最後
以上我就分別從Java泛型的誕生，再到泛型的使用，以及泛型的實現原理等六個方面進行了完整詳解，希望對你有所用！
關於作者：mikechen，十餘年BAT架構經驗，資深技術專家，曾任職阿里、淘寶、百度。
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