泛型

一、概念

Java在1.5之后加入了泛型的概念。泛型是为了参数化类型，在不创建新的类型的情况下，通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型。也就是说在泛型使用过程中，操作的数据类型被指定为一个参数，这种参数类型可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

使用泛型，首先可以通过IDE进行代码类型初步检查，然后在编译阶段进行编译类型检查，以保证类型转换的安全性；并且所有的强制转换都是自动和隐式的，可以提高代码的重用率。

二、泛型基础

Java泛型有三种使用方式：泛型类、泛型方法、泛型接口。

泛型类
泛型类的语法如下：

class 类名称 <泛型类型标识>{}

例子：

public class Generic<T> {
    private T t;

    public void set(T t) {
        this.t = t;
    }

    public T get() {
        return t;
    }
}

Generic<Integer> integerGeneric = new Generic<Integer>();
Generic<Double> doubleGeneric = new Generic<Double>();
Generic<String> stringGeneric = new Generic<String>();

泛型方法
泛型方法的语法如下：

[作用域修饰符] <泛型类型标识> [返回类型] 方法名称(参数列表){}

例子：

public class Util {
    public <K, V> boolean compare(Generic<K, V> g1, Generic<K, V> g2) {
        return g1.getKey().equals(g2.getKey()) &&
                g1.getValue().equals(g2.getValue());
    }
}
public class Generic<K, V> {
    private K key;
    private V value;
    public Generic(K key, V value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }
    public void setKey(K key) { this.key = key; }
    public void setValue(V value) { this.value = value; }
    public K getKey()   { return key; }
    public V getValue() { return value; }
}

Generic<Integer, String> g1 = new Generic<>(1, "apple");
Generic<Integer, String> g2 = new Generic<>(2, "pear");
Util util = new Util();
boolean same = util.compare(g1, g2);
Log.d(TAG, "zwm, same: " + same);

//输出 
zwm, same: false

泛型接口
泛型接口的定义与泛型类的定义很相似。

public interface Generator<T> {
    public T next();
}

例子：

public interface Generator<T> {
    public T next();
}

//当实现泛型接口的类，未给泛型传入实参时：
class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{ //如果不声明泛型，如：class FruitGenerator implements Generator<T>，编译器会报错："Unknown class"
    @Override
    public T next() {
        return null;
    }
}

//当实现泛型接口的类，给泛型传入了实参时：
public class FruitGenerator implements Generator<String> {

    private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};

    @Override
    public String next() {
        Random rand = new Random();
        return fruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

三、通配符

例子：

public class Generic<T> {
    private T t;
    public void set(T t) {
        this.t = t;
    }
    public T get() {
        return t;
    }
}

public void showKeyValue(Generic<Number> obj){ //泛型形参类型为Number
    Log.d(TAG, "zwm, 泛型测试,value is " + obj.get());
}

Generic<Number> gNumber = new Generic<>(); //泛型实参类型为Number
gNumber.set(123);
Generic<Integer> gInteger = new Generic<>(); //泛型实参类型为Integer
gInteger.set(456);

showKeyValue(gInteger); //IDE检查报错，showKeyValue(gInteger) Generic<java.lang.Integer> cannot be applied to Generic<java.lang.Number>;


//修改
public void showKeyValue(Generic<?> obj){ //使用通配符?，正常运行
    Log.d(TAG, "zwm, 泛型测试,value is " + obj.get());
}

//输出 
zwm, 泛型测试,value is 456

四、泛型上下边界

在Java泛型定义时:
用<T>等大写字母标识泛型类型，用于表示未知类型。
用<T extends ClassA & InterfaceB …>等标识有界泛型，用于表示有边界的类型。

在Java泛型实例化时:
用<?>标识通配符，用于表示实例化时的类型。
用<? extends 父类型>标识上边界通配符，用于表示实例化时可以确定父类型的类型。
用<? super 子类型>标识下边界通配符，用于表示实例化时可以确定子类型的类型。

例子：

public class Generic<T extends Number>{
    private T key;

    public Generic(T key) {
        this.key = key;
    }

    public T get(){
        return key;
    }
}

public void showKeyValue1(Generic<? extends Number> obj){
    Log.d(TAG, "zwm, 泛型测试,value is " + obj.get());
}

//这一行代码编译器会提示错误，因为String类型并不是Number类型的子类
//Generic<String> generic1 = new Generic<>("11111");
Generic<Integer> generic2 = new Generic<>(2222);
Generic<Float> generic3 = new Generic<>(2.4f);
Generic<Double> generic4 = new Generic<>(2.56);

//这一行代码编译器会提示错误，因为String类型并不是Number类型的子类
//showKeyValue1(generic1);
showKeyValue1(generic2);
showKeyValue1(generic3);
showKeyValue1(generic4);

//输出 
zwm, 泛型测试,value is 2222
zwm, 泛型测试,value is 2.4
zwm, 泛型测试,value is 2.56

五、PECS(Producer Extends Consumer Super)原则

对于实现了<? extends T>的集合类（有上边界）只能将它视为Producer向外提供(get)元素，而不能作为Consumer来对外获取(add)元素。
对于实现了<? super T>的集合类（有下边界）只能将它视为Consumer消费(add)元素，而不能作为Producer来对外获取(get)元素。

六、类型擦除

类型擦除是指Java泛型只能用于在编译期间的静态类型检查，然后编译器生成的代码会擦除相应的类型信息，这样到了运行期间实际上JVM根本就知道泛型所代表的具体类型。这样做的目的是因为Java泛型是1.5之后才被引入的，为了保持向下的兼容性，所以只能做类型擦除来兼容以前的非泛型代码。

例子：

//泛型定义
public class Node<T> {
    private T data;
    private Node<T> next;
    public Node(T data, Node<T> next) {
        this.data = data;
        this.next = next;
    }
    public T getData() { return data; }
    // ...
}

//类型擦除
//编译器做完相应的类型检查之后，到了运行期间上面这段代码实际上将转换成：
public class Node {
    private Object data;
    private Node next;
    public Node(Object data, Node next) {
        this.data = data;
        this.next = next;
    }
    public Object getData() { return data; }
    // ...
}


//修改
public class Node<T extends Comparable<T>> { //给泛型T设置边界
    private T data;
    private Node<T> next;
    public Node(T data, Node<T> next) {
        this.data = data;
        this.next = next;
    }
    public T getData() { return data; }
    // ...
}

//编译器会将泛型T出现的地方替换成Comparable而不再是默认的Object
public class Node {
    private Comparable data;
    private Node next;
    public Node(Comparable data, Node next) {
        this.data = data;
        this.next = next;
    }
    public Comparable getData() { return data; }
    // ...
}

七、使用限制

1.Java泛型不能使用基本类型

List<int> list = new List<int>(); //编译前类型检查报错

2.Java泛型不允许进行直接实例化

<T> void test(T t){
    t = new T();//编译前类型检查报错
}

3.Java泛型不允许进行静态化

class StaticGeneric<T>{
    private static T t; //编译前类型检查报错

    public static T getT() { //编译前类型检查报错
        return t;
    }
}

4.Java泛型不允许直接进行类型转换（通配符可以）

List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
List<Double> doubleList = new ArrayList<>();
//不能直接进行类型转换，类型检查报错
integerList = doubleList;


//使用通配符 
private void cast(List<?> orgin, List<?> dest){
    Log.d(TAG, "zwm, origin: " + orgin.get(0).getClass());
    Log.d(TAG, "zwm, dest: " + dest.get(0).getClass());
    dest = orgin;
    Log.d(TAG, "zwm, origin: " + orgin.get(0).getClass());
    Log.d(TAG, "zwm, dest: " + dest.get(0).getClass());
}

List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
integerList.add(123);
List<Double> doubleList = new ArrayList<>();
doubleList.add(456.0);
cast(integerList, doubleList);

//输出 
zwm, origin: class java.lang.Integer
zwm, dest: class java.lang.Double
zwm, origin: class java.lang.Integer
zwm, dest: class java.lang.Integer

5.Java泛型不允许直接使用instanceof运算符进行运行时类型检查（通配符可以）

List<String> stringList = new ArrayList<>();
//不能直接使用instanceof，类型检查报错
if(stringList instanceof ArrayList<String>) {

}


//使用通配符 
List<String> stringList = new ArrayList<>();
//这个时候的类型检查没有意义
if(stringList instanceof ArrayList<?>) {

}

6.Java泛型不允许创建确切类型的泛型数组（通配符可以）

//类型检查错误
List<Integer>[] list = new ArrayList<Integer>[2];


//使用通配符 
Generic<?>[] generics = new Generic<?>[2];
generics[0] = new Generic<>(123);
generics[1] = new Generic<>("hello");
for (Generic<?> generic : generics) {
    Log.d(TAG, "zwm, value: " + generic.get());
}

//输出 
zwm, value: 123
zwm, value: hello

7.Java泛型不允许作为参数进行重载

public class GenericTest<T>{
    void test(List<Integer> list){}
    //不允许作为参数列表进行重载，因为类型擦除后两个方法是一样的参数列表，无法重载。
    void test(List<Double> list){}
}

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Java泛型详解

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