Java泛型

一.泛型的概述

​ 泛型是java 1.5的新特性，本质是参数化类型，就是将要操作的数据类型指定为一个参数。泛型可以使用在类，接口，方法中，分别叫做泛型类，泛型接口以及泛型方法。

​ 比如ArrayList<String> list = new ArrayList<>()就是一个泛型类。

​ 为什么要使用泛型？

​ 在没有泛型之前，将数据存入集合，是这样子操作的：

public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList array = new ArrayList();

        array.add("Hello");
        array.add(123);

        String str = (String)array.get(0);
        int num = (int)array.get(1);

        System.out.println(str);
        System.out.println(num);
    }
}

​ 存入数据的时候是可以任意类型，取出来时需要做一个类型转换，这样子操作就存在一个问题，过了许久后可能会忘记了集合的第几个数据是什么类型，一旦搞错，就会产生一个异常java.lang.ClassCastException

​ 引入泛型之后，代码就变成了这样子的：

public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> array = new ArrayList();

        array.add("Hello");
        // array.add(123);

        String str = array.get(0);
        // int num = (int)array.get(1);

        System.out.println(str);
        // System.out.println(num);
    }
}

​ 在编译时就已经确定了参数类型为String，如果存入集合的数据不是String，在编译时就会报错，在取出数据时也不需要进行类型转换了，这样一来，使得在运行时可能发生的java.lang.ClassCastException异常在编译时期就能被编译器发现，从而从运行时错误变成了编译时期的错误，并且在使用的时候避免了类型转换的麻烦。

二.泛型的定义

1. 定义泛型类的格式

   修饰符 class 类名<代表泛型的变量> { ... }

   比如源码中的ArrayList的定义是这样的：

   public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
   
   ​    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
   
   {
   	....
   }
   

   泛型类的编写比普通类要稍微复杂一些，我们可以根据普通类的编写来进行改造从而完成泛型类的编写。

   比如先创建一个普通类Person

   public class Person {
       private String name;
       
       public Person(String name) {
           this.name = name;
       }
   
       public String getName() {
           return this.name;
       }
   }
   

   然后使用T来标记需要指定的类型，这里是String，改写后的Person类如下：

   public class Person<T> {
       private T name;
       
       public Person(T name) {
           this.name = name;
       }
   
       public T getName() {
           return this.name;
       }
   }
   

2. 定义泛型方法的格式

   修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数) { ... }

   比如可以在普通类中定义泛型方法：

   public class Person {
       private String name;
       
       public Person(String name) {
           this.name = name;
       }
   
       public String getName() {
           return this.name;
       }
   
       public <T> void print (T msg) {
           System.out.println(msg.getClass());
       }
   }
   

3. 定义泛型接口的格式

   修饰符 interface 接口名<代表泛型的变量> { ... }

   比如：

   public interface List<E> {
       ....
   }
   

4. 泛型类、泛型方法和泛型接口的确定时间

   上面介绍了如何定义泛型，但是这个泛型在什么时候确定泛型类型呢？

   对于泛型类，是在创建对象时候确定泛型类型的，比如：``ArrayList list = new ArrayList<>()`

   对于泛型方法，是在方法被调用的时候确定泛型类型的，比如Person p = new Person(); p.print("hello java");

   对于泛型接口，是有两种情况存在的：

   第一种：在实现接口时候指定泛型类型。

   第二种：如果实现接口的时候仍旧使用了泛型，则在创建接口实现类对象时候指定泛型类型。

5. 泛型的定义需要注意的几点

   • 泛型的类型只能是引用类型，不可以是基本类型

   • <代表泛型的变量> 尖括号里可以使用任意的字母，对编译器来说都是一样的，但是习惯上使用T,E,K,V等字母来表示（完全是因为程序员习惯）

     其中主要是因为这些字母都代表了一个含义：

     • **T ：Type（类型） **
     • E：Element（元素）
     • K：Key（键）
     • V：Value（值）

三.泛型的通配符

​ 泛型有三种类型的通配符：

• <? extends T>：上边界通配符

  意义：表示只能接受T类型或者T类型的子类型

  缺陷：只能读取对象，不能添加任何对象（null除外）

• <? super T>：下边界通配符

  意义：表示只能接受T类型或者T类型的父类型

  缺陷：只能添加对象，不能读取对象（Object除外）

• <?>：无界通配符

  等同于：<? extends Object>

比如有Object类，String类，Number类，Integer类，其中Number类是Integer类的父类

// 泛型的上边界，此时泛型?,必须是Number或者其子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> c) {}
// 泛型的下边界，此时泛型?,必须是Number或者其父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> c) {}

public static void main(String[] args) {
    Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
    Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
    
    getElement1(list1);	
    getElement1(list2);	// error
    getElement1(list3);
    getElement1(list4);	// error
    
    getElement2(list1); // error
    getElement2(list2); // error
    getElement2(list3);
    getElement2(list4);
}