一尚揣、為什么要使用泛型
1.類型參數(shù)的好處
類型安全：泛型的主要目標(biāo)是提高 Java 程序的類型安全。通過(guò)知道使用泛型定義的變量的類型限制摆出，編譯器可以在一個(gè)高得多的程度上驗(yàn)證類型假設(shè)朗徊。沒(méi)有泛型，這些假設(shè)就只存在于程序員的頭腦中（或者如果幸運(yùn)的話偎漫，還存在于代碼注釋中）爷恳。
消除強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換：泛型的一個(gè)附帶好處是，消除源代碼中的許多強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換象踊。這使得代碼更加可讀温亲，并且減少了出錯(cuò)機(jī)會(huì)棚壁。
Java語(yǔ)言引入泛型的好處是安全簡(jiǎn)單。泛型的好處是在編譯的時(shí)候檢查類型安全栈虚，并且所有的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換都是自動(dòng)和隱式的袖外，提高代碼的重用率。
二魂务、定義簡(jiǎn)單的泛型類
泛型類的定義比較簡(jiǎn)單曼验，如下便可以定義一個(gè)泛型類，在實(shí)例化泛型類的時(shí)候必須指明泛型的具體類型头镊。
public class Pair<T>{
private T first;
private T second;
public Pair(){
first = null;second = null;
}
public T getFirst(){
return first;
}
public T getSecond(){
return second;
}
public void setFirst(T newValue){
first = newValue;
}
public void setSecond(T newValue){
second = newValue;
}
}
泛型在使用中還有一些規(guī)則和限制：
- 泛型的類型參數(shù)只能是類類型（包括自定義類）蚣驼，不能是簡(jiǎn)單類型。
- 同一種泛型可以對(duì)應(yīng)多個(gè)版本（因?yàn)閰?shù)類型是不確定的）相艇，不同版本的泛型類實(shí)例是不兼容的颖杏。
- 泛型的類型參數(shù)可以有多個(gè)。
- 泛型的參數(shù)類型可以使用extends語(yǔ)句坛芽，例如<T extends superclass>留储。習(xí)慣上成為“有界類型”。
- 泛型的參數(shù)類型還可以是通配符類型咙轩。例如Class<?> classType = Class.forName(Java.lang.String);
泛型類可以定義多個(gè)類型變量获讳，例如
public class Pari<T,U>{
...
}
三、泛型方法
Java中的泛型方法相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)活喊，在調(diào)用的時(shí)候需要指明泛型類型
定義泛型的語(yǔ)法：
調(diào)用泛型的語(yǔ)法：
定義泛型方法時(shí)丐膝，必須在返回值前邊加一個(gè)<T>，來(lái)聲明這是一個(gè)泛型方法钾菊，持有一個(gè)泛型T帅矗，然后才可以用泛型T作為方法的返回值。注意：類型變量放在修飾符的后面煞烫，返回類型的前面浑此。
既然是泛型方法，就代表著我們不知道具體的類型是什么滞详，也不知道構(gòu)造方法如何凛俱，因此沒(méi)有辦法去new一個(gè)對(duì)象，但可以利用變量c的newInstance方法去創(chuàng)建對(duì)象料饥，也就是利用反射創(chuàng)建對(duì)象蒲犬。
泛型方法要求的參數(shù)是Class<T>類型，而Class.forName()方法的返回值也是Class<T>稀火，因此可以用Class.forName()作為參數(shù)暖哨。其中，forName()方法中的參數(shù)是何種類型，返回的Class<T>就是何種類型篇裁。在本例中沛慢，forName()方法中傳入的是User類的完整路徑，因此返回的是Class<User>類型的對(duì)象达布，因此調(diào)用泛型方法時(shí)团甲，變量c的類型就是Class<User>，因此泛型方法中的泛型T就被指明為User黍聂，因此變量obj的類型為User躺苦。
四、類型變量的限定
我們都知道在方法前指定了<T>产还，那么就是說(shuō)這個(gè)泛型類型和類定義時(shí)的泛型類型無(wú)關(guān)匹厘，所以可以在普通類中定義泛型方法，泛型可以限定類型變量必須實(shí)現(xiàn)某幾種接口或者繼承某個(gè)雷脐区，多個(gè)限定類型通過(guò)&分隔愈诚，如：
public static <T extends Comparable> T min(T[] a)...
對(duì)泛型進(jìn)行限制，使其只有集成或?qū)崿F(xiàn)Comparable的類才能使用該方法
(1) ? extends X:表示類型的上界
特點(diǎn)：
- 限定 ? 為 X 的子類型牛隅，但不知道是哪個(gè)子類型
- 可以安全的訪問(wèn)數(shù)據(jù)炕柔，訪問(wèn)X及其子類型
<T extends BoundingType>
T表示綁定類型的子類型，T和綁定類型可以是類或者接口媒佣。
一個(gè)變量或者通配符可以綁定多個(gè)限定匕累，用“&”分開
T extends Comparable & Serializable
若T的限定類型是類，則有且最多只有一個(gè)默伍，且放于接口前面
五欢嘿、泛型代碼和虛擬機(jī)
Java虛擬機(jī)是不存在泛型類型對(duì)象的，所有的對(duì)象都屬于普通類也糊，甚至在泛型實(shí)現(xiàn)的早起版本中际插，可以將使用泛型的程序編譯為在1.0虛擬機(jī)上能夠運(yùn)行的class文件，這個(gè)向后兼容性后期被拋棄了显设，所以后來(lái)如果用Sun公司的編譯器編譯的泛型代碼，是不能運(yùn)行在Java5.0之前的虛擬機(jī)的辛辨，這樣就導(dǎo)致了一些實(shí)際生產(chǎn)的問(wèn)題捕捂，如一些遺留代碼如何跟新的系統(tǒng)進(jìn)行銜接，要弄明白這個(gè)問(wèn)題斗搞，需要先了解一下虛擬機(jī)是怎么執(zhí)行泛型代碼的指攒。
1.類型擦除
類型擦除指的是通過(guò)類型參數(shù)合并，將泛型類型實(shí)例關(guān)聯(lián)到同一份字節(jié)碼上僻焚。編譯器只為泛型類型生成一份字節(jié)碼允悦，并將其實(shí)例關(guān)聯(lián)到這份字節(jié)碼上。類型擦除的關(guān)鍵在于從泛型類型中清除類型參數(shù)的相關(guān)信息虑啤，并且再必要的時(shí)候添加類型檢查和類型轉(zhuǎn)換的方法隙弛。
虛擬機(jī)的一種機(jī)制：擦除類型參數(shù)架馋，并將其替換成限定類型，沒(méi)有限定類型用Object代替
public class Period<T extends Comparable<T> & Serializable> {
private T begin;
private T end;
public Period(T one, T two) {
if (one.compareTo(two) > 0) {begin = two;end = one;
} else {begin = one;end = two;}
}
}
//擦除后
public class Period implements Serializable{
private Comparable begin;
private Comparable end;
public Period(Comparable one, Comparable two) {
if (one.compareTo(two) > 0) {begin = two; end = one;
} else {begin = one; end = two;}
}
}
Java泛型的處理幾乎都在編譯器中進(jìn)行全闷，編譯器生成的字節(jié)碼是不包涵泛型信息的叉寂，泛型類型信息將在編譯處理是被擦除，這個(gè)過(guò)程即類型擦除总珠。通常情況下屏鳍，Java是通過(guò)以下方式處理泛型：Java編譯器通過(guò)Code sharing方式為每個(gè)泛型類型創(chuàng)建唯一的字節(jié)碼表示，并且將該泛型類型的實(shí)例都映射到這個(gè)唯一的字節(jié)碼表示上局服。將多種泛型類形實(shí)例映射到唯一的字節(jié)碼表示是通過(guò)類型擦除（type erasue）實(shí)現(xiàn)的钓瞭。
Code sharing：對(duì)每個(gè)泛型類只生成唯一的一份目標(biāo)代碼；該泛型類的所有實(shí)例都映射到這份目標(biāo)代碼上淫奔，在需要的時(shí)候執(zhí)行類型檢查和類型轉(zhuǎn)換山涡。
注意：
當(dāng)存在情況：class Interval<T extends Serializable & Comparable> ，原始類型用Serializable替換T搏讶，在有必要的時(shí)候向Comparable強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換佳鳖，為了提高效率，應(yīng)該將沒(méi)有方法的接口放在列表的后面媒惕。
類型擦除帶來(lái)的靈異問(wèn)題：
- 無(wú)法用同一泛型類型的實(shí)例區(qū)分方法簽名
public class Erasure{
public void test(List<String> ls){
System.out.println("Sting");
}
public void test(List<Integer> li){
System.out.println("Integer");
}
}
- 不能同時(shí)catch同一泛型異常類的多個(gè)實(shí)例
- 泛型類的靜態(tài)變量是可以共享的
import java.util.*;
public class StaticTest{
public static void main(String[] args){
GT<Integer> gti = new GT<Integer>();
gti.var=1;
GT<String> gts = new GT<String>();
gts.var=2;
System.out.println(gti.var);
}
}
class GT<T>{
public static int var=0;
public void nothing(T x){}
}
//輸出2
2.翻譯泛型表達(dá)式
Couple<Employee> couple = ...;
Employee wife = couple.getWife();
擦除后系吩，getWife()返回的是Object類型，然后虛擬機(jī)會(huì)插入強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換妒蔚，將Object轉(zhuǎn)換為Employee穿挨，所以虛擬機(jī)實(shí)際上執(zhí)行了兩天指令：
- 1.調(diào)用Couple.getWife()方法。
- 2.將Object轉(zhuǎn)換成Employee類型肴盏。
3.翻譯泛型方法
public static <T extends Comparable<T>> max(T[] arrays) {... }
擦除后成了:
public static Comoparable max(Comparable[] arrays) {... }
public class Period <T extends Comparable<T> & Serializable> {
private T begin;
private T end;
public Period(T one, T two) {
if (one.compareTo(two) > 0) {begin = two;end = one;
} else {begin = one;end = two;}
}
public void setBegin(T begin) {this. begin = begin;}
public void setEnd(T end) {this. end = end;}
public T getBegin() {return begin;}
public T getEnd() {return end;}
}
public class DateInterval extends Period<Date> {
public DateInterval(Date one, Date two) {
super(one, two);
}
public void setBegin(Date begin) {
super.setBegin(begin);
}
}
DateInterval類型擦除后科盛，Period中的方法變成：
- public void setBegin(Object begin) {...}
而DateInterval中的方法還是：
- public void setBegin(Date begin) {...}
所以DateInterval從Period中繼承了 public void setBegin(Object begin) {...}而自身又存在public void setBegin(Date begin) {...}方法，用戶使用時(shí)問(wèn)題發(fā)生了：
Period<Date> period = new DateInterval(...);
period.setBegin(new Date());
這里因?yàn)閜eriod引用指向了DateInterval實(shí)例菜皂，根據(jù)多態(tài)性贞绵，setBegin應(yīng)該調(diào)用DateInterval對(duì)象的setBegin方法，可是這個(gè)擦除讓Period中的 public void setBegin(Object begin) {...}被調(diào)用恍飘，導(dǎo)致了擦除與多態(tài)發(fā)生了沖突榨崩，怎么辦呢？虛擬機(jī)此時(shí)會(huì)在DateInterval類中生成一個(gè)橋方法(bridge method)章母，調(diào)用過(guò)程發(fā)生了細(xì)微的變化：
public void setBegin(Object begin) {
setBegin((Date)begin);
}
有了這個(gè)合成的橋方法以后母蛛，code07中對(duì)setBegin的調(diào)用步驟如下：
1.調(diào)用DateInterval.setBegin(Object)方法。
2.DateInterval.setBegin(Object)方法調(diào)用DateInterval.setBegin(Date)方法乳怎。
發(fā)現(xiàn)了嗎彩郊，當(dāng)我們?cè)贒ateInterval中增加了getBegin方法之后會(huì)是什么樣子的呢？是不是Peroid中有一個(gè)Object getBegin()的方法，而DateInterval中有一個(gè)Date getBegin()方法呢秫逝，這兩個(gè)方法在Java中是不能同時(shí)存在的恕出，可是Java5以后增加了一個(gè)協(xié)變類型，使得這里是被允許的筷登，看看DateInterval中g(shù)etBegin方法就知道了：
@Override
public Date getBegin(){ return super.getBegin(); }
這里用了@Override剃根，說(shuō)明是覆蓋了父類的Object getBegin()方法，而返回值可以指定為父類中的返回值類型的子類前方，這就是協(xié)變類型狈醉，這是Java5以后才可以允許的，允許子類覆蓋了方法后指定一個(gè)更嚴(yán)格的類型(子類型)惠险。
總結(jié)：
- 1.記住一點(diǎn)苗傅，虛擬機(jī)中沒(méi)有泛型，只有普通的類班巩。
- 2.所有泛型的類型參數(shù)都用它們限定的類型代替渣慕，沒(méi)有限定則用Object。
- 3.為了保持類型安全性抱慌，虛擬機(jī)在有必要時(shí)插入強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換逊桦。
- 4.橋方法的合成用來(lái)保持多態(tài)性。
- 5.協(xié)變類型允許子類覆蓋方法后返回一個(gè)更嚴(yán)格的類型抑进。
六强经、約束和局限性
1.不能使用基本類型實(shí)例化泛型
不能使用基本類型作為類型參數(shù)，因?yàn)椴脸笏律赡軙?huì)是Object類型匿情，Object類型是無(wú)法存儲(chǔ)基本類型的
2.運(yùn)行時(shí)類型檢查只適用于原始類型
- 使用getClass會(huì)返回一個(gè)原始類型，比如Object信殊；
- 使用instanceof和強(qiáng)制轉(zhuǎn)換都會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤和警告炬称。
if(a instanceof Pari<String>) //Error
Pair<String> p = (Pair<String>) a;//Error
Pair<Employee> employee = ...
Pair<String> stringPari = ...
if(employee.getClasss()==stringPari.getClass())//返回true
3.不能創(chuàng)建參數(shù)化類型數(shù)組
不能實(shí)例化參數(shù)化類型數(shù)組，可以聲明變量：Pari<String>[] table,只是不能new涡拘，這樣做是為了保證數(shù)組的安全玲躯，因?yàn)樵陬愋筒脸臅r(shí)候會(huì)變?yōu)镺bject，防止數(shù)組可以add任何元素進(jìn)去鳄乏。
Pair<String>[] table = new Pair<String>[10];//Error
4.不能實(shí)例化類型變量
類型擦除會(huì)將T修改為Object府蔗，而new Object()是不被允許的，可以通過(guò)反射來(lái)實(shí)例化一個(gè)泛型對(duì)象汞窗。
public Pair(){
first = new T();
second = new T();
}
5.不能構(gòu)造泛型數(shù)組
因?yàn)轭愋筒脸辉试S實(shí)例化一個(gè)泛型數(shù)組赡译，防止add的時(shí)候出現(xiàn)ArrayStoreException仲吏。
public static <T extends Comparable >T[] minmax(T[] a){ //Error
T[] mm = new T[2];
...
}
如果想實(shí)例化泛型數(shù)組，可以通過(guò)以下方法來(lái)解決：
- 通過(guò)反射來(lái)解決
public static <T extends Comparable> T[] minmax(T ... t){
T[] mm = (T[]) Array.newInstance(a.getClass().getComponentType(),2);
}
七、通配符類型
通配符類型中裹唆，允許參數(shù)類型變化誓斥，前面的 ? extends X,可以讓編譯器知道只需要某個(gè)X的子類型，拒絕傳遞其他特定類型许帐。
1.通配符超類型限定
表示類型的下界劳坑，格式是：？ super X成畦。
特點(diǎn)：
1距芬、限定為X和X的超類型，直至Object類循帐，因?yàn)椴恢谰唧w是哪個(gè)超類型框仔，因此方法返回的類型只能賦給Object。
2拄养、因?yàn)榭梢韵蛏限D(zhuǎn)型离斩，所以作為方法的參數(shù)時(shí)，可以傳遞X以及X的超類型瘪匿。
3跛梗、作為方法的參數(shù)時(shí)，可以傳遞null棋弥。
作用：主要用來(lái)安全地寫入數(shù)據(jù)核偿，可以寫入X及其超類型。
/**
* ICE
* 2016/10/17 0017 14:12
*/
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
B b = new B();
C c = new C();
D<? super A> d = new D<>();
Object o = d.get();
d.set(a);
d.set(b);
d.set(c);
d.set(null);
}
}
class A {
@Override
public String toString() {
return "A{}";
}
}
class B extends A {
@Override
public String toString() {
return "B{}";
}
}
class C extends A {
@Override
public String toString() {
return "C{}";
}
}
class D<T> {
public void set(T t) {
}
public T get() {
return null;
}
}
2.無(wú)限制
無(wú)限定不等于可以傳任何值嘁锯，相反宪祥，作為方法的參數(shù)時(shí)，只能傳遞null家乘，作為方法的返回時(shí)蝗羊，只能賦給Object。
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
D<?> d = new D<>();
Object o = d.get();
d.set(null);
}
}
class A {
@Override
public String toString() {
return "A{}";
}
}
class B extends A {
@Override
public String toString() {
return "B{}";
}
}
class C extends A {
@Override
public String toString() {
return "C{}";
}
}
class D<T> {
public void set(T t) {
}
public T get() {
return null;
}
}
有什么作用呢仁锯？對(duì)于一些簡(jiǎn)單的操作比如不需要實(shí)際類型的方法耀找，就顯得比泛型方法簡(jiǎn)潔，可以這樣說(shuō)：如果是“讀”操作 則需要限定 上邊界业崖，如果是寫操作則需要限定下邊界野芒；而無(wú)限定通配符表示只讀，不能進(jìn)行增加双炕、修改狞悲。
