一文通关苦涩难懂的Java泛型
前言
相信大家对Java泛型并不陌生，无论是开源框架还是JDK源码都能看到它，毫不夸张的说，泛型是通用设计上必不可少的元素，所以真正理解与正确使用泛型，是一门必修课，本文将解开大家对泛型的疑惑，并通过大量实践，让你get到泛型正确的使用姿势，下面开始进入正题吧！
大纲
基础
因为本文重实践，而且面对的是Java开发人员群体，大家对泛型都有基础，所以泛型基础这块会快速过，帮助大家回忆下即可，后面主要的则重点是通配符
编译期与运行期
编译期是指把源码交给编译器编译成计算机可执行文件的过程，运行期是指把编译后的文件交给计算机执行，直到程序结束。
在Java中就是把.java文件编译成.class文件，再把编译后的文件交给J V M加载执行，如下图
泛型
泛型又叫“参数化类型”，这么抽象的专业词汇不好理解，阿星就用大白话的形式来解释。
人是铁，饭是刚，吃饭是刚需，要吃饭自然就少不了碗筷，但是没有规定碗只能盛饭，除了盛饭它还能盛汤、盛菜，制造者只造这个碗，不关心碗盛什么，具体要盛什么由使用者来决定，这就是泛型的概念。
泛型就是在定义类、接口、方法的时候指定某一种特定类型（碗），让类、接口、方法的使用者来决定具体用哪一种类型的参数（盛的东西）。
Java的泛型是在1.5引入的，只在编译期做泛型检查，运行期泛型就会消失，我们把这称为“泛型擦除”，最终类型都会变成 Object。
在没有泛型之前，从集合中读取到的每一个对象都必须进行类型转换，如果不小心插入了错误的类型对象，在运行时的转换处理就会出错，有了泛型后，你可以告诉编译器每个集合接收的对象类型是什么，编译器在编译期就会做类型检查，告知是否插入了错误类型的对象，使得程序更加安全，也更加清楚。
最后插一句，泛型擦除与原生态类型（List就是原生态，List非原生态）是为了照顾1.5以前设计上的缺陷，为兼容非泛型代码，所作出的折中策略，所以不推荐使用原生态类型，如果使用了原生态类型，就失去了泛型在安全性与描述性方面的优势。
泛型类
类上定义泛型，作用于类的成员变量与函数，代码实例如下
public class GenericClass{
//成员变量
private T t;
public void function(T t){
}
public T functionTwo(T t){
//注意，这个不是泛型方法！！！
return t;
}
}
泛型接口
接口上定义泛型，作用于函数，代码实例如下
public interface GenericInterface {
public T get();
public void set(T t);
public T delete(T t);
default T defaultFunction(T t){
return t;
}
}
泛型函数
函数返回类型旁加上泛型，作用于函数，代码实例如下
public class GenericFunction {
public void function(T t) {
}
public T functionTwo(T t) {
return t;
}
public String functionThree(T t) {
return "";
}
}
通配符
通配符是为了让Java泛型支持范围限定，这样使得泛型的灵活性提升，同时也让通用性设计有了更多的空间。
-
：无界通配符，即类型不确定，任意类型 -
：上边界通配符，即?是继承自T的任意子类型，遵守只读不写 -
：下边界通配符，即?是T的任意父类型，遵守只写不读
相信大部分人，都是倒在通配符这块，这里多唠叨点，「通配符限定的范围是体现在确认“参数化类型”的时候，而不是“参数化类型”填充后」，可能这句话不太好理解，来看看下面的代码
/**
* 1.创建泛型为Number的List类，Integer、Double、Long等都是Number的子类
* new ArrayList<>() 等价于 new ArrayList()
*/
List numberList = new ArrayList();
/**
* 2.添加不同子类
*/
numberList.add(1);//添加Integer类型
numberList.add(0.5);//添加Double类型
numberList.add(10000L);//添加Long类型
/**
* 3.创建泛型为Number的List类，Integer、Double、Long等都是Number的子类
* 引用是泛型类别是Number，但具体实现指定的泛型是Integer
*/
List numberListTwo = new ArrayList();//err 异常编译不通过
/**
* 4.创建泛型为Integer的List类，把该对象的引用地址指向泛型为Number的List
*/
List integerList = new ArrayList();
List numberListThree = integerList;//err 异常编译不通过
-
第一步：我们创建一个泛型为
Number的List，编译器检查泛型类别是否一致，一致编译通过（确认参数化类型） -
第二步：泛型
Number已经填充完毕，调用add函数，此时add入参泛型T已经填充为Number，add可入参Number或其子类 -
第三步：我们又创建一个泛型为
Number的List，编译器检查泛型类别是否一致，不一致编译失败，提示错误（确认参数化类型） -
第四步：其实与第三步一样，只是做了一个间接的引用（确认参数化类型）
如果要解决上面的编译不通过问题，就需要使用通配符，代码如下
/**
* 1.上边界通配符，Number与Number子类
*/
List numberListFour = new ArrayList();
numberListFour = new ArrayList();
numberListFour = new ArrayList();
numberListFour = new ArrayList();
/**
* 2.下边界通配符,Integer与Integer父类
*/
List integerList = new ArrayList();
integerList = new ArrayList();
integerList = new ArrayList 最后再来说上边界通配符只读不写，下边界通配符只写不读到底是什么意思，用最简单的话来说
-
上边界通配符不作为函数入参，只作为函数返回类型，比如List的使用add函数会编译不通过，get函数则没问题 -
下边界通配符不作为函数返回类型，只作为函数入参，比如List的add函数正常调用，get函数也没问题，但只会返回Object，所以意义不大
大家只需要记住上面的规则即可，如果想知道为什么这样设计，可以去了解下P E C S (producer-extends,consumer-super)原则
最佳实践
相信过完基础理论大家很多东西都回忆起来了，不要着急，现在开始进入正题，后面内容会有大量的代码实践，所以大家要坐稳了，别晕车了，晕车的话多看几遍，或者评论区提出你的疑问~
无限通配符场景
使用泛型，类型参数不确定并且不关心实际的类型参数，就可以使用，像下面的代码
/**
* 获取集合长度
*/
public static int size(Collection list){
return list.size();
}
/**
* 获取集合长度-2
*/
public static int sizeTwo(Collection list){
return list.size();
}
/**
* 获取任意Set两个集合交集数量
*/
public static int beMixedSum(Set s1,Set s2){
int i = 0;
for (T t : s1) {
if (s2.contains(t)) {
i++;
}
}
return i;
}
/**
* 获取任意两个Set集合交集数量-2
*/
public static int beMixedSumTwo(Set s1,Set s2){
int i = 0;
for (Object o : s1) {
if (s2.contains(o)) {
i++;
}
}
return i;
}
size与sizeTwo这两个函数都可以正常使用，但是站在设计的角度，sizeTwo会更合适，函数的目标是返回任意集合的长度，入参采用都可以接收，但是函数本身并不关心你是什么类型参数，仅仅只要返回长度即可，所以采用。
beMixedSum与beMixedSumTwo这两个函数比较，道理同上面一样，beMixedSumTwo会更合适，函数的目标是返回两个任意Set集合的交集数量，beMixedSum函数虽然内部有使用到contains入参是Object，函数本身并不关心你是什么类型参数，所以采用。
忘了补充另一个场景，就是原生态类型，上述代码使用原生态类型函数使用也没问题，但是强烈不推荐，因为使用原生态就丢失了泛型带来的安全性与描述性！！！
上下边界通配符场景
首先泛型是不变的，换句话说List，有时候需要更多灵活性，就可以通过上下边界通配符来做提升。
/**
* 集合工具类
*/
public class CollectionUtils{
/**
* 复制集合-泛型
*/
public List listCopy(Collection collection){
List newCollection = new ArrayList<>();
for (T t : collection) {
newCollection.add(t);
}
return newCollection;
}
}
上面声明了一个CollectionUtils类，拥有listCopy方法，传入任意一个集合返回新的集合，看似没有什么问题，也很灵活，那再看看下面这段代码。
public static void main(String[] agrs){
CollectionUtils collectionUtils = new CollectionUtils<>();
List list = new ArrayList<>();
//list.add....
List listTwo = new ArrayList<>();
//listTwo.add....
List listThree = new ArrayList<>();
//listThree.add....
List list1 = collectionUtils.listCopy(list);
list1 = collectionUtils.listCopy(listTwo);//err 编译异常
list1 = collectionUtils.listCopy(listThree);//err 编译异常
}
创建CollectionUtils类，泛型的类型参数为Number，listCopy函数入参的泛型填充为Number，此时listCopy只支持泛型为Number的List，如果要让它同时支持泛型为Number子类的List，就需要使用上边界通配符，我们再追加一个方法
/**
* 集合工具
*/
public class CollectionUtils{
/**
* 复制集合-泛型
*/
public List listCopy(Collection collection){
List newCollection = new ArrayList<>();
for (T t : collection) {
newCollection.add(t);
}
return newCollection;
}
/**
* 复制集合-上边界通配符
*/
public List listCopyTwo(Collection collection){
List newCollection = new ArrayList<>();
for (T t : collection) {
newCollection.add(t);
}
return newCollection;
}
}
public static void main(String[] agrs){
CollectionUtils collectionUtils = new CollectionUtils<>();
List list = new ArrayList<>();
//list.add....
List listTwo = new ArrayList<>();
//listTwo.add....
List listThree = new ArrayList<>();
//listThree.add....
List list1 = collectionUtils.listCopyTwo(list);
list1 = collectionUtils.listCopyTwo(listTwo);
list1 = collectionUtils.listCopyTwo(listThree);
}
现在使用listCopyTwo就没有问题，listCopyTwo对比listCopy它的适用范围更广泛也更灵活，listCopy能做的listCopyTwo能做，listCopyTwo能做的listCopy就不一定能做了，除此之外，细心的小伙伴肯定发现了，使用上边界通配符的collection在函数内只使用到了读操作，遵循了只读不写原则。
看完了上边界通配符，再来看看下边界通配符，依然是复制方法
/**
* 儿子
*/
public class Son extends Father{}
/**
* 父亲
*/
public class Father extends Grandpa{}
/**
* 爷爷
*/
public class Grandpa {}
/**
* 集合工具
*/
public class CollectionUtils{
/**
* 复制集合-泛型
* target目标 src来源
*/
public void copy(List target,List src){
if (src.size() > target.size()){
for (int i = 0; i < src.size(); i++) {
target.set(i,src.get(i));
}
}
}
}
定义了3个类，分别是Son儿子、Father父亲、Grandpa爷爷，它们是继承关系，作为集合元素，还声明了一个CollectionUtils类，拥有copy方法，传入两个集合，目标集合与来源集合，把来源集合元素复制到目标集合中，再看看下面这段代码
public static void main(String[] agrs){
CollectionUtils collectionUtils = new CollectionUtils<>();
List fatherTargets = new ArrayList<>();
List fatherSources = new ArrayList<>();
//fatherSources.add...
collectionUtils.copy(fatherTargets,fatherSources);
//子类复制到父类
List sonSources = new ArrayList<>();
//sonSources.add...
collectionUtils.copy(fatherTargets,sonSources);//err 编译异常
}
创建CollectionUtils类，泛型的类型参数为Father父亲，copy函数入参的泛型填充为Father，此时copy只支持泛型为Father的List，也就说，只支持泛型的类型参数为Father之间的复制，如果想支持把子类复制到父类要怎么做，先分析下copy函数，copy函数的入参src在函数内部只涉及到了get函数，即读操作（泛型只作为get函数返回类型），符合只读不写原则，可以采用上边界通配符，调整代码如下
/**
* 集合工具
*/
public class CollectionUtils{
/**
* 复制集合-泛型
* target目标 src来源
*/
public void copy(List target,List src){
if (src.size() > target.size()){
for (int i = 0; i < src.size(); i++) {
target.set(i,src.get(i));
}
}
}
}
public static void main(String[] agrs){
CollectionUtils collectionUtils = new CollectionUtils<>();
List fatherTargets = new ArrayList<>();
List fatherSources = new ArrayList<>();
//fatherSources.add...
collectionUtils.copy(fatherTargets,fatherSources);
//子类复制到父类
List sonSources = new ArrayList<>();
//sonSources.add...
collectionUtils.copy(fatherTargets,sonSources);
//把子类复制到父类的父类
List grandpaTargets = new ArrayList<>();
collectionUtils.copy(grandpaTargets,sonSources);//err 编译异常
}
src入参调整为上边界通配符后，copy函数传入List就没问题了，此时的copy函数相较之前的更加灵活了，支持同类与父子类复制，接着又发现了一个问题，目前能复制到上一级父类，如果是多级父类，还无法支持，继续分析copy函数，copy函数的入参target在函数内部只涉及到了add函数，即写操作（泛型只作为add函数入参），符合只写不读原则，可以采用下边界通配符，调整代码如下
/**
* 集合工具
*/
public class CollectionUtils{
/**
* 复制集合-泛型
* target目标 src来源
*/
public void copy(List target,List src){
if (src.size() > target.size()){
for (int i = 0; i < src.size(); i++) {
target.set(i,src.get(i));
}
}
}
}
public static void main(String[] agrs){
CollectionUtils collectionUtils = new CollectionUtils<>();
List fatherTargets = new ArrayList<>();
List fatherSources = new ArrayList<>();
//fatherSources.add...
collectionUtils.copy(fatherTargets,fatherSources);
//子类复制到父类
List sonSources = new ArrayList<>();
//sonSources.add...
collectionUtils.copy(fatherTargets,sonSources);
//把子类复制到父类的父类
List grandpaTargets = new ArrayList<>();
collectionUtils.copy(grandpaTargets,sonSources);
}
copy函数终于是完善了，可以说现在是真正支持父子类复制，不难发现copy函数的设计还是遵循通配符原则的，target作为目标集合，只做写入，符合只写不读原则，采用了下边界通配符，src作为来源集合，只做读取，符合只读不写原则，采用了上边界通配符，最后设计出来的copy函数，它的灵活性与适用范围是远超
最后总结一下，什么时候用通配符，如果参数泛型类即要读也要写，那么就不推荐使用，使用正常的泛型即可，如果参数泛型类只读或写，就可以根据原则采用对应的上下边界，是不是十分简单，最后再说一次读写的含义，这块确实很容易晕
-
读：所谓读是指参数泛型类，泛型只作为该参数类的函数返回类型，那这个函数就是读，
List作为参数泛型类，它的get函数就是读 -
写：所谓写是指参数泛型类，泛型只作为该参数类的函数入参，那这个函数就是写，
List作为参数泛型类，它的add函数就是读
留给小题，大家可以思考下Stream的forEach函数与map函数的设计，在Java1.8 Stream中是大量用到了通配符设计
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/**
* 下边界通配符
*/
void forEach(Consumer action);
public interface Consumer {
//写方法
void accept(T t);
}
-----------------------------------------------------------------
/**
* 上下边界通配符
*/
Stream map(Function mapper)
public interface Function {
//读写方法，T只作为入参符合写，R只作为返回值，符合读
R apply(T t);
}
-----------------------------------------------------------------
//代码案例
public static void main(String[] agrs) {
List fatherList = new ArrayList<>();
Consumer action = new Consumer() {
@Override
public void accept(Father father) {
//执行father逻辑
}
};
//下边界通配符向上转型
Consumer actionTwo = new Consumer() {
@Override
public void accept(Grandpa grandpa) {
//执行grandpa逻辑
}
};
Function mapper = new Function() {
@Override
public Grandpa apply(Father father) {
//执行father逻辑后返回Grandpa
return new Grandpa();
}
};
//下边界通配符向上转型，上边界通配符向下转型
Function mapperTwo = new Function() {
@Override
public Son apply(Grandpa grandpa) {
//执行grandpa逻辑后，返回Son
return new Son();
}
};
fatherList.stream().forEach(action);
fatherList.stream().forEach(actionTwo);
fatherList.stream().map(mapper);
fatherList.stream().map(mapperTwo);
}
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有限制泛型场景
有限制泛型很简单了，应用场景就是你需要对泛型的参数类型做限制，就可以使用它，比如下面这段代码
public class GenericClass {
public void test(T t){
//....
}
}
public static void main(String[] agrs){
GenericClass grandpaGeneric = new GenericClass<>();
grandpaGeneric.test(new Grandpa());
grandpaGeneric.test(new Father());
grandpaGeneric.test(new Son());
GenericClass fatherGeneric = new GenericClass<>();
fatherGeneric.test(new Father());
fatherGeneric.test(new Son());
GenericClass sonGeneric = new GenericClass<>();
sonGeneric.test(new Son());
GenericClass GenericClass泛型参数化类型被限制为Grandpa或其子类，就这么简单，千万不要把有限制泛型与上边界通配符搞混了，这两个不是同一个东西（super的写法。
递归泛型场景
在有限制泛型的基础上，又可以衍生出递归泛型，就是自身需要使用到自身，比如集合进行自定义元素大小比较的时候，通常会配合Comparable接口来完成，看看下面这段代码
public class Person implements Comparable {
private int age;
public Person(int age) {
this.age = age;
}
public int getAge() {
return age;
}
@Override
public int compareTo(Person o) {
// 0代表相等 1代表大于 <0代表小于
return this.age - o.age;
}
}
/**
* 集合工具
*/
public class CollectionUtils{
/**
* 获取集合最大值
*/
public static > E max(List list){
E result = null;
for (E e : list) {
if (result == null || e.compareTo(result) > 0){
result = e;
}
}
return result;
}
}
public static void main(String[] agrs){
List personList = new ArrayList<>();
personList.add(new Person(12));
personList.add(new Person(19));
personList.add(new Person(20));
personList.add(new Person(5));
personList.add(new Person(18));
//返回年龄最大的Person元素
Person max = CollectionUtils.max(personList);
}
由于这篇文章笔记资料太多太多了，我就不全部罗列出来了 （包含MySQL面试题及答案） 需要完整笔记资料的朋友可以：点赞+转发+关注！然后后台小信封回复【444】我会私发给您!
重点关注max泛型函数，max泛型函数的目标是返回集合最大的元素，内部比较元素大小，取最大值返回，也就说需要和同类型元素做比较，E必须是Comparable或其子类/实现类，因为比较元素是同类型，所以Comparable泛型也是E,最终接收的List泛型参数化类型必须实现了Comparable接口，并且Comparable接口填充的泛型也是该参数化类型，就像上述代码一样。