為什么我們需要泛型坐求？

通過(guò)兩段代碼我們就可以知道為何我們需要泛型

同操作 不同參數(shù)類型的方法

實(shí)際開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常有數(shù)值類型求和的需求晌梨，例如實(shí)現(xiàn)int類型的加法, 有時(shí)候還需要實(shí)現(xiàn)long類型的求和, 如果還需要double類型的求和桥嗤，需要重新在重載一個(gè)輸入是double類型的add方法。這樣方法就顯得多余和重復(fù)了仔蝌。

• 定義一個(gè)List類型的集合泛领，先向其中加入了兩個(gè)字符串類型的值，隨后加入一個(gè)Integer類型的值敛惊。這是完全允許的渊鞋，因?yàn)榇藭r(shí)list默認(rèn)的類型為Object類型。在之后的循環(huán)中豆混，由于忘記了之前在list中也加入了Integer類型的值或其他編碼原因篓像，很容易出現(xiàn)類似于//上圖中的錯(cuò)誤。因?yàn)榫幾g階段正常皿伺，而運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)“java.lang.ClassCastException”異常员辩。因?yàn)閷?dǎo)致此類錯(cuò)誤編碼過(guò)程中不易發(fā)現(xiàn)。
  
  類型轉(zhuǎn)換異常
  
  在如上的編碼過(guò)程中鸵鸥，我們發(fā)現(xiàn)主要存在兩個(gè)問(wèn)題：

1. 當(dāng)我們將一個(gè)對(duì)象放入集合中奠滑，集合不會(huì)記住此對(duì)象的類型丹皱，當(dāng)再次從集合中取出此對(duì)象時(shí)，該對(duì)象的編譯類型變成了Object類型宋税，但其運(yùn)行時(shí)類型仍然為其本身類型摊崭。
2. 因此，//上圖 取出集合元素時(shí)需要人為的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)化到具體的目標(biāo)類型杰赛，且很容易出現(xiàn)“java.lang.ClassCastException”異常呢簸。所以泛型的好處就是：
   1）適用于多種數(shù)據(jù)類型執(zhí)行相同的代碼
   2）泛型中的類型在使用時(shí)指定，不需要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

泛型類和泛型接口

泛型乏屯，即“參數(shù)化類型”根时。一提到參數(shù)拯啦，最熟悉的就是定義方法時(shí)有形參循头，然后調(diào)用此方法時(shí)傳遞實(shí)參憎瘸。那么參數(shù)化類型怎么理解呢肺稀？
顧名思義，就是將類型由原來(lái)的具體的類型參數(shù)化改执，類似于方法中的變量參數(shù)体谒，此時(shí)類型也定義成參數(shù)形式（可以稱之為類型形參）填抬，然后在使用/調(diào)用時(shí)傳入具體的類型（類型實(shí)參）窘问。
泛型的本質(zhì)是為了參數(shù)化類型（在不創(chuàng)建新的類型的情況下辆童，通過(guò)泛型指定的不同類型來(lái)控制形參具體限制的類型）。也就是說(shuō)在泛型使用過(guò)程中南缓，操作的數(shù)據(jù)類型被指定為一個(gè)參數(shù)胸遇，這種參數(shù)類型可以用在類、接口和方法中汉形，分別被稱為泛型類、泛型接口倍阐、泛型方法概疆。
引入一個(gè)類型變量T（其他大寫字母都可以，不過(guò)常用的就是T峰搪，E岔冀，K，V等等）概耻，并且用<>括起來(lái)使套，并放在類名的后面。泛型類是允許有多個(gè)類型變量的鞠柄。

public class GenericClass<T> {
    private T data;
    public T getData() {
        return data;
    }

    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }
}

public class GenericClass2<T,K> {
    private T data;
    private K key;
    public GenericClass(T data, K key) {
        this.data = data;
        this.key = key;
    }
}

泛型接口與泛型類的定義基本相同侦高。

public interface GenericInterface<T> {
    T onNext();
}

而實(shí)現(xiàn)泛型接口的類，有兩種實(shí)現(xiàn)方法：
1厌杜、未傳入泛型實(shí)參時(shí)：

public class ImplGenericInterface<T> implements GenericInterface<T> {
    @Override
    public T onNext() {
        return null;
    }
}

在new出類的實(shí)例時(shí)奉呛，需要指定具體類型：

ImplGenericInterface<String> implGenericInterface = new ImplGenericInterface<>();

2计螺、傳入泛型實(shí)參

public class ImplGenericInterface2 implements GenericInterface<String> {
    @Override
    public String onNext() {
        return null;
    }
}

在new出類的實(shí)例時(shí)，和普通的類沒(méi)區(qū)別瞧壮。

泛型方法

/**
     * @param <T> 泛型方法的特定寫法
     * @return 返回參數(shù)類型是傳入的參數(shù)類型
     */
    private <T> T getMiddleValue(T... a){
        return a[a.length/2];
    }

泛型方法登馒，是在調(diào)用方法的時(shí)候指明泛型的具體類型 ，泛型方法可以在任何地方和任何場(chǎng)景中使用咆槽，包括普通類和泛型類陈轿。注意泛型類中定義的普通方法和泛型方法的區(qū)別
普通方法：

public class GenericClass<T> {
    private T data;
    /**
     * 這個(gè)方法中雖然使用了泛型作為返回參數(shù)類型
     * 但是這個(gè)方法只是 GenericClass 類的普通成員方法
     * 在權(quán)限修飾符 和 返回參數(shù)類型之間還有一個(gè) <T> 才是泛型方法的標(biāo)示（T和定義的泛型表達(dá)一致）
     */
    public T getData() {
        return data;
    }
}

泛型方法

public class GenericClass<T> {
    private T data;
    /**
     * 這個(gè)方法中雖然使用了泛型作為返回參數(shù)類型
     * 但是這個(gè)方法只是 GenericClass 類的普通成員方法
     * 在權(quán)限修飾符 和 返回參數(shù)類型之間還有一個(gè) <T> 才是泛型方法的標(biāo)示（T和定義的泛型表達(dá)一致）
     */
    public T getData() {
        return data;
    }

    /**
     * 泛型方法 和類中的泛型 無(wú)關(guān)聯(lián)
     * 有泛型方法的特定標(biāo)示<E>
     */
    public <E> E testGeneric(E e){
        //對(duì)E 進(jìn)行相應(yīng)的操作
        return e;
    }
}

限定類型變量

有時(shí)候，我們需要對(duì)類型變量加以約束秦忿，比如計(jì)算兩個(gè)變量的最小济欢，最大值。

在這里插入圖片描述

請(qǐng)問(wèn)小渊，如果確保傳入的兩個(gè)變量一定有compareTo方法法褥？那么解決這個(gè)問(wèn)題的方案就是將T限制為實(shí)現(xiàn)了接口Comparable的類

 public static <T extends Comparable<T>> T min(@NonNull T a, @NonNull T b){
        if(a.compareTo(b) > 0){
            return b;
        }else {
            return a;
        }
    }

T extends Comparable中
T表示應(yīng)該綁定類型的子類型，Comparable表示綁定類型酬屉，子類型和綁定類型可以是類也可以是接口半等。
如果這個(gè)時(shí)候，我們?cè)噲D傳入一個(gè)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)接口Comparable的類的實(shí)例呐萨，將會(huì)發(fā)生編譯錯(cuò)誤杀饵。

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泛型中的約束和局限性

現(xiàn)在我們有泛型類

public class Restrict<T> {
    private T data;
    public Restrict(T data) {
        this.data = data;
    }
}

不能用基本類型實(shí)例化類型參數(shù)

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運(yùn)行時(shí)類型查詢只適用于原始類型

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泛型類的靜態(tài)上下文中類型變量失效

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不能在靜態(tài)域或方法中引用類型變量。因?yàn)榉盒褪且趯?duì)象創(chuàng)建的時(shí)候才知道是什么類型的北秽，而對(duì)象創(chuàng)建的代碼執(zhí)行先后順序是static的部分葡幸，然后才是構(gòu)造函數(shù)等等。所以在對(duì)象初始化之前static的部分已經(jīng)執(zhí)行了贺氓，如果你在靜態(tài)部分引用的泛型蔚叨，那么毫無(wú)疑問(wèn)虛擬機(jī)根本不知道是什么東西，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候類還沒(méi)有初始化辙培。

不能創(chuàng)建參數(shù)化類型的數(shù)組

   Restrict<Double>[] restrictArray;//可以定義
       Restrict<Double>[] restricts = new Restrict<Double>[10];//不能這樣使用

不能實(shí)例化類型變量

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不能捕獲泛型類的實(shí)例

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但是這樣可以：

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泛型類型的繼承規(guī)則

現(xiàn)在我們有一個(gè)類和子類,有一個(gè)泛型類

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請(qǐng)問(wèn)Pair<Employee>和Pair<Worker>是繼承關(guān)系嗎蔑水？
答案：不是，他們之間沒(méi)有什么關(guān)系
但是泛型類可以繼承或者擴(kuò)展其他泛型類扬蕊，比如List和ArrayList

Pair<Employee> pair = new ExtentPair<>();
class Pair<T>{
}
class ExtentPair<T> extends Pair<T>{
}

通配符類型

正是因?yàn)榍懊嫠龅牟蟊穑琍air<Employee>和Pair<Worker>沒(méi)有任何關(guān)系，如果我們有一個(gè)泛型類和一個(gè)方法
并有如下使用情況厨相，怎會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤领曼。

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為解決這個(gè)問(wèn)題鸥鹉，于是提出了一個(gè)通配符類型 ?
有兩種使用方式：
？ extends X 表示類型的上界庶骄，類型參數(shù)是X的子類
毁渗？ super X 表示類型的下界，類型參數(shù)是X的超類
這兩種 方式從名字上來(lái)看单刁，特別是super灸异，很有迷惑性，下面我們來(lái)仔細(xì)辨析這兩種方法羔飞。
肺樟？ extends X
表示傳遞給方法的參數(shù)，必須是X的子類（包括X本身）

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道理很簡(jiǎn)單骨望，硬爆？ extends X 表示類型的上界，類型參數(shù)是X的子類擎鸠，那么可以肯定的說(shuō)缀磕，get方法返回的一定是個(gè)X（不管是X或者X的子類）編譯器是可以確定知道的。但是set方法只知道傳入的是個(gè)X劣光，至于具體是X的那個(gè)子類袜蚕，不知道。
總結(jié)：主要用于安全地訪問(wèn)數(shù)據(jù)赎线，可以訪問(wèn)X及其子類型廷没，并且不能寫入非null的數(shù)據(jù)。
垂寥？ super X
表示傳遞給方法的參數(shù)，必須是X的超類（包括X本身）

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private void print(Pair<? super Employee> pair){
        Log.e("YLC",pair.data.toString());
    }

但是對(duì)泛型類Pair來(lái)說(shuō)滞项，如果其中提供了get和set類型參數(shù)變量的方法的話，set方法可以被調(diào)用的夭坪，且能傳入的參數(shù)只能是X或者X的子類文判，get方法只會(huì)返回一個(gè)Object類型的值。
為何室梅？
戏仓？ super X 表示類型的下界疚宇，類型參數(shù)是X的超類（包括X本身），那么可以肯定的說(shuō)赏殃，get方法返回的一定是個(gè)X的超類敷待，那么到底是哪個(gè)超類？不知道仁热，但是可以肯定的說(shuō)榜揖，Object一定是它的超類，所以get方法返回Object抗蠢。編譯器是可以確定知道的举哟。對(duì)于set方法來(lái)說(shuō)，編譯器不知道它需要的確切類型迅矛，但是X和X的子類可以安全的轉(zhuǎn)型為X妨猩。
總結(jié)：主要用于安全地寫入數(shù)據(jù)，可以寫入X及其子類型秽褒。

無(wú)限定的通配符 ?

表示對(duì)類型沒(méi)有什么限制壶硅，可以把？看成所有類型的父類震嫉，如Pair< ?>森瘪；
比如：
ArrayList<T> al=new ArrayList<T>(); 指定集合元素只能是T類型
ArrayList<?> al=new ArrayList<?>();集合元素可以是任意類型，這種沒(méi)有意義票堵，一般是方法中扼睬，只是為了說(shuō)明用法。
在使用上：
悴势？ getFirst() ： 返回值只能賦給 Object窗宇，；
void setFirst(?) ： setFirst 方法不能被調(diào)用特纤， 甚至不能用 Object 調(diào)用军俊；

虛擬機(jī)是如何實(shí)現(xiàn)泛型的？

泛型思想早在C++語(yǔ)言的模板（Template）中就開(kāi)始生根發(fā)芽捧存，在Java語(yǔ)言處于還沒(méi)有出現(xiàn)泛型的版本時(shí)粪躬，只能通過(guò)Object是所有類型的父類和類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換兩個(gè)特點(diǎn)的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)類型泛化。昔穴，由于Java語(yǔ)言里面所有的類型都繼承于java.lang.Object镰官，所以O(shè)bject轉(zhuǎn)型成任何對(duì)象都是有可能的。但是也因?yàn)橛袩o(wú)限的可能性吗货，就只有程序員和運(yùn)行期的虛擬機(jī)才知道這個(gè)Object到底是個(gè)什么類型的對(duì)象泳唠。在編譯期間，編譯器無(wú)法檢查這個(gè)Object的強(qiáng)制轉(zhuǎn)型是否成功宙搬，如果僅僅依賴程序員去保障這項(xiàng)操作的正確性笨腥，許多ClassCastException的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)轉(zhuǎn)嫁到程序運(yùn)行期之中拓哺。

泛型技術(shù)在C#和Java之中的使用方式看似相同，但實(shí)現(xiàn)上卻有著根本性的分歧脖母，C#里面泛型無(wú)論在程序源碼中士鸥、編譯后的IL中（Intermediate Language，中間語(yǔ)言镶奉，這時(shí)候泛型是一個(gè)占位符）础淤，或是運(yùn)行期的CLR中，都是切實(shí)存在的哨苛，List＜int＞與List＜String＞就是兩個(gè)不同的類型鸽凶，它們?cè)谙到y(tǒng)運(yùn)行期生成，有自己的虛方法表和類型數(shù)據(jù)建峭，這種實(shí)現(xiàn)稱為類型膨脹玻侥，基于這種方法實(shí)現(xiàn)的泛型稱為真實(shí)泛型。

Java語(yǔ)言中的泛型則不一樣亿蒸，它只在程序源碼中存在凑兰，在編譯后的字節(jié)碼文件中，就已經(jīng)替換為原來(lái)的原生類型（Raw Type边锁，也稱為裸類型）了姑食，并且在相應(yīng)的地方插入了強(qiáng)制轉(zhuǎn)型代碼，因此茅坛，對(duì)于運(yùn)行期的Java語(yǔ)言來(lái)說(shuō)音半，ArrayList＜int＞與ArrayList＜String＞就是同一個(gè)類，所以泛型技術(shù)實(shí)際上是Java語(yǔ)言的一顆語(yǔ)法糖贡蓖，Java語(yǔ)言中的泛型實(shí)現(xiàn)方法稱為類型擦除曹鸠，基于這種方法實(shí)現(xiàn)的泛型稱為偽泛型。

將一段Java代碼編譯成Class文件斥铺，然后再用字節(jié)碼反編譯工具進(jìn)行反編譯后彻桃，將會(huì)發(fā)現(xiàn)泛型都不見(jiàn)了，程序又變回了Java泛型出現(xiàn)之前的寫法晾蜘，泛型類型都變回了原生類型

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上面這段代碼是不能被編譯的邻眷，因?yàn)閰?shù)List＜Integer＞和List＜String＞編譯之后都被擦除了，變成了一樣的原生類型List＜E＞剔交，擦除動(dòng)作導(dǎo)致這兩種方法的特征簽名變得一模一樣耗溜。

由于Java泛型的引入，各種場(chǎng)景（虛擬機(jī)解析省容、反射等）下的方法調(diào)用都可能對(duì)原有的基礎(chǔ)產(chǎn)生影響和新的需求，如在泛型類中如何獲取傳入的參數(shù)化類型等燎字。因此腥椒，JCP組織對(duì)虛擬機(jī)規(guī)范做出了相應(yīng)的修改阿宅，引入了諸如Signature、LocalVariableTypeTable等新的屬性用于解決伴隨泛型而來(lái)的參數(shù)類型的識(shí)別問(wèn)題笼蛛，Signature是其中最重要的一項(xiàng)屬性洒放，它的作用就是存儲(chǔ)一個(gè)方法在字節(jié)碼層面的特征簽名[3]，這個(gè)屬性中保存的參數(shù)類型并不是原生類型滨砍，而是包括了參數(shù)化類型的信息往湿。修改后的虛擬機(jī)規(guī)范要求所有能識(shí)別49.0以上版本的Class文件的虛擬機(jī)都要能正確地識(shí)別Signature參數(shù)。

另外惋戏，從Signature屬性的出現(xiàn)我們還可以得出結(jié)論领追，擦除法所謂的擦除，僅僅是對(duì)方法的Code屬性中的字節(jié)碼進(jìn)行擦除响逢，實(shí)際上元數(shù)據(jù)中還是保留了泛型信息绒窑，這也是我們能通過(guò)反射手段取得參數(shù)化類型的根本依據(jù)。