Java泛型1——概述

注：以下内容基于Java 8，所有代码都已在Java 8环境下测试通过

目录：

• Java泛型1——概述
• Java泛型2——泛型类
• Java泛型3——泛型接口
• Java泛型4——泛型方法
• Java泛型5——泛型通配符
• Java泛型6——类型擦除

1. 泛型是什么

泛型，即类型参数，类似于函数中的参数，泛型可以将类型参数化。这句话过于抽象，为了便于解释，下面根据个人理解将泛型与函数中的参数做个对比。

从简单的人手，首先说一下函数参数经历的两个阶段：

• 函数定义

  在定义函数时，只知道参数的类型而不知道具体的值（此时的参数叫做形参）。此时，为了定义函数在参数上的操作，我们需要给参数取个名字，比如下面这个函数：

  private void testF(int a, int b) {
      System.out.println(a);
      System.out.println(b);
  }
  

  在这个函数定义中，只知道有两个 int 类型的参数且名字分别叫a、b，但具体的值此时尚不知道。

• 函数调用

  在调用函数时，我们需要按照函数的要求传入两个int类型的变量：

  //调用函数
  testF(1. 2);
  

从上面可以看出来，对于函数参数而言：函数在定义时知道参数的类型和名字，但不知道具体的值，在函数调用时才知道具体的值是多少。而泛型更进一步，以泛型方法为例，在定义一个泛型方法时，仅仅知道参数的名字，而参数的类型和具体的值只有在调用函数的时候才能确定！

另外，与函数参数不同的是，类、接口、函数中都可以加入泛型机制，即为类、接口、函数指定类型参数，分别被叫做泛型类、泛型接口、泛型函数。

2. 泛型的作用

根据《On Java 8》的描述：“泛型的主要目的之一就是用来约定集合要存储什么类型的对象，并且通过编译器确保规约得以满足”。

Talk is cheap,let me show you the code，假设我们现在有个很简单的需求：需要用一个集合存放String类型的变量，并将这个集合中的内容打印输出。使用泛型可以这样写:

2.1 通过泛型实现

import java.util.LinkedList;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> stringList = new LinkedList<>(); // 是一个泛型
        
        stringList.add("abc");
        stringList.add("def");
        //stringList.add(1); //当添加一个非 String 类型的变量时，编译器会报错
        
        for (int i = 0; i < stringList.size(); i++) {
            System.out.println(stringList.get(i));
        }
    }
}

在上面的代码中：

1. 是一个泛型，它限制了stringList中只能存放String类型的变量（约定集合要存储什么类型的对象）
2. stringList.add(1);，由于泛型的存在，当stringList试图添加一个非String类型的变量时，编译器会报错（通过编译器确保规约（也就是只能存放String类型变量）得以满足）

第一点实际展示了如何使用泛型，这再后面还会再详细介绍，先具体说一下第二点：如何理解通过编译器确保规约得以满足？在Java中，Object类是所有类的超类，通过向下转型，下面这段代码可以实现和上面类似的功能：

2.2 通过Object和转型实现

import java.util.LinkedList;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList stringList = new LinkedList(); //未使用泛型机制，此时可以放入任何类型的变量

        stringList.add("abc");
        stringList.add("def");
        stringList.add(1); //可以添加非 String 类型的变量，编译器不会报错

        for (int i = 0; i < stringList.size(); i++) {
            System.out.println((String) stringList.get(i));
        }
    }
}

上面这段代码在定义stringList时未使用泛型机制，因此可以添加任意类型的变量，即使添加的变量类型不同编译器也不会报错。但！！！在执行代码时会出现错误：

这个错误是由于我们错误的将Integer 类型强制转换为String类型而引起的。

当然，这个报错我们可以通过反射机制避免，但这种错误处理方式太过繁琐，而且会大大降低代码的复用性（若通过泛型，可以很轻松的将功能改为存放并输出Integer类型对象，而使用泛型则需要添加新的判断逻辑）。

另外，我们不能寄希望于其他人（甚至自己）会一直按照规定调用代码。因此，最好的方式就是尽可能的在程序编译阶段就将问题暴露出来，而不是等用户真正使用产品的时候再去修改本不该出现的bug。而泛型就有这个能力：通过编译器确保规约得以满足！

3. 小结

在这篇博客里，简单概述了一下泛型，接下来将分几篇博客分别介绍泛型类、泛型接口、泛型方法等，随着使用的逐渐深入，对泛型将会有更多的了解。