Java泛型01 : 泛型简介、泛型由来、入门示例和其他说明

超级通道： Java泛型学习系列-绪论

本章主要对Java泛型进行整体性介绍。

1.泛型简介

百度百科（修改版）：

泛型是Java SE 1.5的新特性，泛型的本质是参数化类型，也就是说所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、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。
在Java SE 1.5之前，没有泛型的情况的下，通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”，“任意化”带来的缺点是要做 显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况 ，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是一个安全隐患。
泛型的好处：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。

2.泛型由来

泛型的思想早就存在，在C++中的类模板(Template)就是用到了泛型的思想。
在JDK1.5之前，可以通过继承实现这种泛型思想。
查看ArrayList(JDK1.5)之前的定义如下：

public class ArrayList extends AbstractList implements List, RandomAccess, Cloneable, Serializable
{
  private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
  private transient Object[] elementData;
  private int size;
  //...
  public boolean add(Object paramObject)
  {
    ensureCapacity(this.size + 1);
    this.elementData[(this.size++)] = paramObject;
    return true;
  }
  //...
  public Object get(int paramInt)
  {
    RangeCheck(paramInt);

    return this.elementData[paramInt];
  }
}

可以看到，ArrayList的本质是一个Object数组Object[] elementData。
这种做法虽然实现了泛型思想，但是有以下问题：

• ArrayList实例化之后，可以随意添加任意类型的对象(Obeject是任意引用类型的基类)。
• 获取元素的前提是：需要提前知道列表元素的类型。
• 获取列表元素时，都需要进行显式类型转换。
• 容易发生类型转换出错的问题。

如下面的代码：

//JDK1.5之前的ArrayList的用法
ArrayList arrayList = new ArrayList();
//可以随意添加任意类型的对象
arrayList.add(1);//Integer
arrayList.add("1");//String
//张三前辈知道第一个元素是Integer类型的，所以他写的程序没错
Integer integer = (Integer) arrayList.get(0);
LOGGER.info("张三前辈取值：" + integer);
//李四不知道第二个元素是什么类型，因为张三前辈已经离职了，但他看张三前辈使用Integer取值的，
// 所以他猜测也是Integer类型的，但是他没想到实际是String类型的，所以会报类型转换错误
Integer integer1 = (Integer)arrayList.get(1);
LOGGER.info("李四后生取值：" + integer1);

代码执行结果：

INFO - 张三前辈取值：1
2018-02-12 16:56:57 INFO  BeforJDK5:26 - 张三前辈取值：1
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer
    at pers.hanchao.generics.before.BeforJDK5.main(BeforJDK5.java:29)

为了解决上面的问题，JDK1.5加入了泛型。加入泛型是为了解决类型转换的安全隐患，具体体现如下：

• 解决泛型对象实例化之后，可以随意添加任何类型的对象的问题。
• 解决获取泛型元素前，需要提前确定元素的类型的问题。
• 解决获取元素时，需要进行显式类型转换的问题。
• 解决容易出现类型转换出错的问题。

使用泛型的解决方式：

//JKD1.5之后的ArrayList
ArrayList integerArrayList = new ArrayList();
integerArrayList.add(1);//添加Integer正常
//不能添加String类型，因为无法通过IDE的初步类型检查
//integerArrayList.add("1");
//王五不需要问前辈，就很容易知道这个列表存储的是Integer
Integer integer2 = integerArrayList.get(0);
LOGGER.info("王五后生取值：" + integer2);

运行结果

2018-02-12 16:56:37 INFO  BeforJDK5:39 - 王五后生取值：1

3.入门示例

泛型可以应用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口和泛型方法。下面对这三种使用方式提供简单的入门示例：

package pers.hanchao.generics.hello;

import org.apache.log4j.Logger;

/**
 * 泛型类示例
 * Created by 韩超 on 2018/2/12.
 */
public class HelloWorld<T> {
    private final static Logger LOGGER = Logger.getLogger(HelloWorld.class);

    private T t;

    public T getValue() {
        return t;
    }

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

    public static void main(String[] args){
        LOGGER.info("泛型类示例：");
        //泛型类示例
        HelloWorld helloWorld = new HelloWorld();
        helloWorld.setValue("Hello World!");
        //IDE提供的类型检查确保只能设置String类型的对象，Long类型报错
        //helloWorld.setValue(5211314L);
        LOGGER.info(helloWorld.getValue());

        HelloWorld helloWorld1 = new HelloWorld();
        helloWorld1.setValue(5211314L);
        //IDE提供的类型检查确保只能设置Long类型的对象，String类型报错
        //helloWorld1.setValue("Hello World!");
        LOGGER.info(helloWorld1.getValue() + "\n");

        LOGGER.info("泛型方法示例：");
        //泛型方法示例
        printHelloWorld("Hello World!");
        printHelloWorld(5211314 + "\n");

        LOGGER.info("泛型接口示例");
        //泛型接口示例
        MyInterface myHelloWorld = new MyHelloWorld();
        //Number类型都可以
        myHelloWorld.print(5211314L);
        myHelloWorld.print(521);
        //String类型不可以
        //myHelloWorld.print("S");
    }

    /**
     * 
Title: 泛型方法
     * @author 韩超 2018/2/12 17:14
     */
    static  void printHelloWorld(T t){
        LOGGER.info(t);
    }

    /**
     * 
Title: 泛型接口
     * @author 韩超 2018/2/12 17:15
     */
    interface MyInterface{
        void print(T t);
    }
    static class MyHelloWorld implements MyInterface{

        @Override
        public void print(Number number) {
            LOGGER.info(number);
        }
    }
}

运行结果：

2018-02-12 17:22:15 INFO  HelloWorld:23 - 泛型类示例：
2018-02-12 17:22:15 INFO  HelloWorld:27 - Hello World!
2018-02-12 17:22:15 INFO  HelloWorld:31 - 5211314

2018-02-12 17:22:15 INFO  HelloWorld:33 - 泛型方法示例：
2018-02-12 17:22:15 INFO  HelloWorld:53 - Hello World!
2018-02-12 17:22:15 INFO  HelloWorld:53 - 5211314

2018-02-12 17:22:15 INFO  HelloWorld:38 - 泛型接口示例
2018-02-12 17:22:15 INFO  HelloWorld:67 - 5211314
2018-02-12 17:22:15 INFO  HelloWorld:67 - 521

4.其他说明

• 泛型是向前兼容的：JDK1.5之前未使用泛型类可以不加修改的继续工作，但是却无法享受泛型的好处的。
• 泛型的设计初衷：是为了减少类型转换错误产生的安全隐患，而不是为了实现任意化，一定要记住这个初衷。