Java泛型拾遗

1、泛型编程

实际使用的类型在代码中只是以参数形式出现的占位符（称为形式类型参数），在具体实例化时，用实际类型替代其中的类型占位符（参数化类型），这种方式被称为泛型编程。

可以阻止向一个集合类的对象中添加不正确类型的对象，也可以提升抽象层度，减少不同类型的重复代码。

public class ObjectHolder<T> {
    private T obj;
    public T getObject() {
        return obj;
    }
    public void setObject(T obj) {
        this.obj = obj;
    }

    public static void main(String[] args){
        ObjectHolder<String> holder = new ObjectHolder<String>();
        holder.setObject("Hello");
        String str = holder.getObject();
    }
}

2、参数化类型

（1）不带通配符的类型

比如ObjectHolder<String>

（2）带通配符的类型

有界通配符：T extends Comparable<T> & Serializable，多个用&连接，没有指定上界时默认是Object，没有下界直说。

无界通配符：ObjectHolder<?>

3、形式参数类型

不能用来创建对象和数组、不能作为父类、不能使用instanceof表达式、不能使用其类型字面量、不能出现在异常处理中、不能出现在静态上下文中。

new T()，new T[]，class MyClass extends T，instanceof T，T.class，catch(T)，static T等这些都是不允许的。

4、类型擦除

泛型是在编译器这个层次实现的，在编译过程中会被擦除（包括泛型类型，泛型方法声明时的形式类型参数，以及实际类型参数），字节码不知道泛型，但为了反射API的需要，保留了相关信息，但这些信息在字节码执行时不被使用。

类型擦除后如下：

public class ObjectHolder {
    private Object obj;
    public Object getObject() {
        return obj;
    }
    public void setObject(Object obj) {
        this.obj = obj;
    }
}

同一泛型类型的所有实例化形式在运行时的表示形式是相同的，比如List<String>和List<Integer>对虚拟机来说是相同的，都是List接口，无法通过List<String>.class形式来获取参数化类型的类对象的字面量，只能使用List.class，另外运行时不存在List<String>类型，只有List类型。

5、通配符

通配符的含义是一组类型的集合。用?表示，分有界和无界两种。

无界通配符用?表示，有界通配符如? extends/super

通配符一般做引用类型，比如返回Class<?>

Class<?> clazz = Class.forName(className);

6、数组允许协变

数组是由Java虚拟机根据类型创建出来的，如果一个数组的元素类型是另一个数组元素类型的子类型，则这个数组的类型也是对应数组类型的子类型。

比如String[]是Object[]的子类型。其中的原因是数组的元素类型信息在运行时仍然是被保留的。

变参通过数组传递：

public void varargsMethod(List<String>... values) {
        Object[] array = values;
        List<Integer> list = (List<Integer>) array[0];
        list.add(1);
    }

7、类型系统

ArrayList<Number>是List<Number>的子类型

ArrayList<Number>与ArrayList<Integer>不存在父子类型关系

List<?>是所有List泛型类的实例化形式的父类型，比如List<String>，List<? extends Number>，List<? super Integer>等

? extends Integer 是 ? extends Number的子类型

List<? extends Integer>是List<? extends Number>的子类型

? super Number是? super Integer的子类型

List<? super Number>是List<? super Integer>的子类型

一个泛型的所有实例化形式是其对应的原始类型的子类型，比如List<String>和List<? extends Number>是List的子类型

8、覆写和重载

（1）覆写

包括方法类型签名（方法名称、参数类型）、返回值类型、异常抛出的类型。

A、要求方法参数类型是相同的或者父类类型擦除之后与子类参数类型是相同的。

B、子类型中的返回值类型必须可以替代父类型中对应方法的返回值类型。

C、子类型的方法声明中不能抛出父类型中对应方法没有声明的受检异常。

（2）重载

重载只考虑方法的类型签名，不考虑返回值类型和声明的受检异常。

9、类型推断和<>操作符

可以通过两种方式类判断所使用的实际类型：显示指定类型、编译器根据上下文信息进行推断

（1）显示指定类型

public class TypeInference {
    public <T> T method(T obj) {
        return obj;
    }

    public static void main(String[] args){
        TypeInference typeInference = new TypeInference();
        typeInference.<Serializable>method("Hello");
    }
}

（2）类型推断

一般不需要显示指定类型，编译器可根据上下文进行推断

A、根据方法调用时的实际参数的静态类型进行推断（优先级较高）

B、当方法调用的结果被赋值给另外一个变量时，可以根据该变量的静态类型进行推断

public class TypeInference {
    public <T> T method(T obj) {
        return obj;
    }

    public static void main(String[] args){
        TypeInference typeInference = new TypeInference();
        //根据参数静态类型推断
        typeInference.method("Hello");
        //通过引用类型进行推断
        List<Integer> list2 = typeInference.createList();
        List<String> list = new ArrayList<>();
    }
}

10、泛型与反射API

JDK5对Java字节码的格式进行了修改，把泛型相关的信息添加到字节码中，不过字节码中的泛型相关内容只是提供相关信息，不会对字节码的运行造成影响，可以使用反射API获取。

public class GenericReflection {

    public void reflect() throws Exception {
        Class<?> clazz = Target.class;
        Method method = clazz.getMethod("create", new Class<?>[] {Object.class});
        //参数类型
        Type paramType = method.getGenericParameterTypes()[0];
        TypeVariable<?> typeVariable = (TypeVariable<?>) paramType;
        System.out.println("parameter type:"+typeVariable.getName());  //值为 T

        //返回值类型
        Type returnType = method.getGenericReturnType();
        ParameterizedType pType = (ParameterizedType) returnType;
        //返回值实际类型
        Type actualType = pType.getActualTypeArguments()[0];
        System.out.println("actual return type:"+actualType);

        //使用通配符情况
        Type[] bounds = ((WildcardType) actualType).getUpperBounds();
        ParameterizedType boundType = (ParameterizedType) bounds[0];
        System.out.println("generic raw type:"+boundType.getRawType()); //Comparable接口的Class类对象
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        GenericReflection gf = new GenericReflection();
        gf.reflect();
    }
}

class Target <T> {
    public List<? extends Comparable<T>> create(T obj) {
        return null;
    }
}