Java 泛型

Java 泛型

泛型的概念

JDK1.5引入的一种参数化类型特性，它提供编译时类型安全检测机制，使编译器能够在编译时检测到非法的类型。

泛型的好处

1. 代码更健壮，将类型检查提前到编译期，避免了运行时类型转换错误
2. 代码更简洁，避免了强制类型转换
3. 代码更灵活，便于复用

参数化类型

把类型当作参数一样传递

Box 中 T 称为类型参数或类型变量,整个被称为泛型类型

Box 中的 Apple 称为实际类型参数，整个被称为参数化的类型 ParametrizedType

泛型的原理

JDK1.5 引入泛型特性，Jvm 其实是不支持泛型，为了向下兼容，所以 Java 的泛型实现是一种伪泛型机制，也就是在编译期擦除了所有的泛型信息，这样就不会产生新的类型被编译成字节码，所有的泛型类型仍然是原始类型，运行时根本就不存在泛型信息，自然也不会影响以前编写类库的运行，实现了向下兼容

泛型使用

泛型类

    //泛型类的定义语法
    class 类名<泛型标识,泛型标识,...>{
       private 泛型标识 变量名；
    }
    //栗子
    public class Box{
       //T是在实例化类时指明泛型参数的具体类型
       private T t;
       public void setT(T t){
           this.t = t;
       }
       public T getT(){
           return t;
       }
    }

泛型类继承

1. 父类是泛型类型（泛型参数T没有传实际的类型参数），子类也要是泛型类型

class Child extends Father

2. 父类是参数化的类型（泛型参数传了实际的类型参数），子类的实际类型参数可以不传

class Child extends Father

泛型参数存在继承关系，并不代表泛型类型有继承关系
如：Integer 继承自 Number,而 List 和 List 并没有任何关系

泛型的继承关系1

泛型的继承关系1

泛型接口

泛型接口和泛型类类似，这里就忽略了代码

泛型方法

泛型方法与仅仅使用的泛型参数的普通方法的区别就是，返回值前是否有声明泛型，栗子：

//泛型方法，返回值前声明了泛型参数,调用时指明类型参数的具体类型
public  void setT(T t){
   this.t = t;
}

//仅使用了泛型参数的普通方法
public void setT(T t){
   this.t = t;
}

泛型擦除机制

Java 的泛型是在 JDK1.5 引入的，虚拟机并不支持泛型，所以 Java 实现的是一种伪泛型机制，即在编译器擦除所有的泛型信息，这样 Java 就不需要产生新的类型到字节码，所有的泛型类型都是原始类型。

编译器是如何擦除的

1. 检查泛型类型，获取目标类型
2. 擦除类型变量，并替换为限定类型

• 如果泛型类型的泛型变量没有限定 ()，则用 Object作为替换类型
• 如果有限定(,)，则用 XClass作为替换
• 如果有多个限定()，则用第一个边界XClass1作为替换类型

3. 在必要时插入类型转换以保证安全
4. 生成桥方法以在扩展的泛型类中保留多态

泛型擦除的副作用

1. 任何基础类型不能作为实际类型参数
2. 无法创建类型参数的实例
3. 不可直接创建具体泛型类型的数组
4. 无法对参数化类型使用转换或 instanceof
5. 无法使用类型参数声明静态变量
6. 泛型类型无法直接或间接基础Throwable类
7. 当一个的所有重载方法的形参类型擦除后，如果他们具有相同的原始类型，那么此方法是不可重载的

桥方法

类型擦除的影响

下面的代码片段中，声明了一个泛型类型和他的一个扩展类，并在扩展类中传入了实际类型参数

public class Node {

    public T data;
    
    public Node(T data) { this.data = data; }
    
    public void setData(T data) {
            System.out.println("Node.setData");
            this.data = data;
    }
}

public class MyNode extends Node {
    public MyNode(Integer data) { super(data); }
 
    public void setData(Integer data) {
            System.out.println("MyNode.setData");
            super.setData(data);
    }
}

//编译后泛型擦除
public class Node {

    public Object data;
    
    public Node(Object data) { this.data = data; }
    
    public void setData(Object data) {
            System.out.println("Node.setData");
            this.data = data;
     }
}

    public class MyNode extends Node {
    
    public MyNode(Integer data) { super(data); }
     //与父类中的方法签名不同，这里并没有重写父类中的方法
    public void setData(Integer data) {
            System.out.println("MyNode.setData");
            super.setData(data);
    }
}

看看使用时的两段代码

MyNode mn = new MyNode(5);
Node n = mn;            // A raw type - compiler throws an unchecked warning
n.setData("Hello"); //运行时，这里会抛出java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Number   
Integer x = mn.data;    

既然扩展类中看上去并未重写父类中的方法，那么n.setData("Hello")应该是在调用从Note类中继承的方法，根据泛型擦除机制，T 会被擦除替换成 Object，代码应该能够正确执行才对啊？

但是，实际上为解决这样的类型擦除后方法重写失败，并保持泛型的多态性，编译器会自动生成一个桥方法

class MyNode extends Node {

// 编译后生成的桥方法
//
//    public void setData(Object data) {
//        setData((Integer) data);
//    }

    public void setData(Integer data) {
        System.out.println("MyNode.setData");
        super.setData(data);
    }

// ...
}

桥方法和类型擦除后 Node 中的 setData 方法有着同样签名。而这个桥方法也在委托调用子类方法时，对参数类型进行了强制类型转换。所以，ClassCastExcption 异常就是在这里抛出来的

泛型参数不能显式的用于运行时类型的操作。《Java编程思想》

受限的类型参数

作用

对泛型变量的范围作出限制

格式

单一限制：

多种限制：
多种限制，语法要求如果上限类型是一个类，必须放到第一个位置，否则编译错误

    interface A{}
    interface B{}
    class C{}
    //C上限是类，必须放在第一个位置
    class D{}

通配符

在通用代码中，称为通配符的 (?) 表示未知类型。通配符可以在多种情况下使用：作为参数、字段或局部变量的类型；有时作为返回值类型。通配符从不用作泛型方法的调用，泛型类实例创建或超类型的类型参数。

上界通配符

用 表示，泛型参数类型范围是 T 或其子类型

下界通配符

用表示，泛型参数的类型范围是T或其父类型

无界通配符

用 来表示，泛型参数是一种未知类型，也可以称为类型通配符，相当于List，运行时和原始类型 List 没啥区别，但是在编译时List会进行类型安全检查，而原始类型 List 不会。有两种情况，无界通配符是非常有用的：

• 如果正在编写一个可以使用 Object 类中提供的功能实现的方法
• 当代码使用通用类中不依赖于类型参数的方法时。如：List.size或List.clean。阅读源码时，你可能经常见到 Class 类型，Class 中之所以经常使用，是因为 Class 中的大部分方法都不依赖于 T。

简而言之，就是代码中没有用到类型参数

考虑以下方法，printlist:

// printList 的目标是打印任何类型的列表，但未能实现该目标（它仅打印 Object 实例的列表）
public static void printList(List