理解

一般情況，一個類的屬性，或者一個方法的參數(shù)/返回值都需要在編寫代碼時聲明基本類型或者自定義類型，但有時候無法在編寫代碼時使用現(xiàn)有的類來表達(dá)參數(shù)類型或者返回值類型，這時候就需有一種方式可以表達(dá)下面的意思：這里需要一個類，它滿足這些要求就可以了，具體是什么類可以在使用這個類或方法時指定。Java中這種方式就是泛型。但是java泛型在使用上有很多限制，使用時要注意，同時注意泛型主義上的理解，Java中泛型的聲明使用更多

作用

一定程序上繼承與接口就可以完成上面的功能，但泛型有很多額外的作用

1. 泛型可以更安全

   使用泛型就是告訴編譯器想使用什么類型，在使用泛型時編譯器會對代碼進(jìn)行類型檢查，讓錯誤暴露在編譯期，而不是運行期，更安全

2. 可以快速創(chuàng)建復(fù)雜的類型

   因為在編寫時沒有指定具體類型，所以在使用時就可以更隨意的指定類型，這個功能可以完成類似js中對象的功能，對象的屬性規(guī)定好，具體是什么類型你隨便，但是沒能像js那樣隨意添加屬性

   public class TupleTest<T, R> {
   
       public final T t;
       public final R r;
   
       public TupleTest(T t, R r) {
           this.t = t;
           this.r = r;
       }
   
       public static <A, B> TupleTest<A, B> make(A a, B b) {
           return new TupleTest<>(a, b);
       }
   
       /**
        * 如果返回值聲明里聲明了泛型，那么在方法返回值 new 時就要有尖括號，不然會警告
        * jdk1.5中返回值聲明時的泛型去掉，也會有編譯警告
        *
        * @return tupleTest
        */
       public TupleTest<String, String> make() {
           return new TupleTest<>("a", "b");
       }
   
        public R getR() {
           return r;
       }
   }
   

3. 可以自動完成類型的轉(zhuǎn)換

在泛型出現(xiàn)之前，如果一個方法不能確定方法的返回值類型，或者根據(jù)入?yún)⒖梢源_定多種類型返回值類型，那么這個方法就只能返回Object ，有了泛型之后，在方法返回正確的值后，會自動轉(zhuǎn)為具體的類型，而這在代碼上沒有額外的代碼，而且這種轉(zhuǎn)換很安全

上面例子編譯之后再反編譯回來 make 方法是這樣的

 public com.zoro.thinkinginjava.four.TupleTest<String, String> make() {
    return new com.zoro.thinkinginjava.four.TupleTest((T)"a", (R)"b");
  }

再看一個調(diào)用時的代碼

public class TupleMain {

    public static void main(String[] args) {
        TupleTest<Apple, Orange> tuple = new TupleTest<>(new Apple(), new Orange());

        Orange orange = tuple.getR();
    }
}

反編譯之后

public class TupleMain {
  public static void main(String[] args) {
    TupleTest<Apple, Orange> tuple = new TupleTest(new Apple(), new Orange());
    Orange orange = (Orange)tuple.getR();
  }
}

可以看到自動對參數(shù)進(jìn)行了轉(zhuǎn)型,所以編譯器不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)型警告

4. 還有一些更高級的用法，比如 泛型自限定

困難之處

書寫泛型代碼的主要困難是因為泛型在運行時被擦除，所以在運行期沒有泛型類的具體信息，這意味著泛型參數(shù)看上去就借一個Object類，什么都干不了，需要注意以下方法

1. 同樣的類型，不同的泛型參數(shù)在編譯期代表著不同類型，在運行期就沒有差別了

   public class EraseMain {
   
       public static void main(String[] args) {
           List<String> list1 = new ArrayList<>();
           List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
   //        list1 = list2; // 編譯期是不同的
           System.out.println(list1.getClass().getName());
           System.out.println(list2.getClass().getName());
           // 運行期類型是相同的
           System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass());
       }
   
   }
   

2. 不能使用 new 來創(chuàng)建泛型類型的具體對象，最好的方案是使用 Class.newInstance()或者使用工場模式

   public T getNewInstance() {
           // return new T();
           // Error:(12, 20) java: 意外的類型
           //  需要: 類
           //  找到:    類型參數(shù)T
           try {
               return t.newInstance();
           } catch (Exception e) {
               throw new RuntimeException(e);
           }
       }
   

3. 不能使用 instanceof 操作符了，但可以用 Class.isInstance(Object)方法

   public class EraseEntity<T> {
   
       Class<T> tClass;
   
       public EraseEntity(Class<T> tClass) {
           this.tClass = tClass;
       }
   
       public boolean instanceOf(Object t) {
   //        return t instanceof T; // 這樣就不可以了
           return tClass.isInstance(t); // 這樣是可以的
       }
   
   }
   

4. 不能new 一個泛型數(shù)組，而且要產(chǎn)生泛型數(shù)組非常麻煩，可以使用Array.newInstance(Class<?>,int)

       public T[] createArray(){
           return (T[]) Array.newInstance(t,5);
       }
   

   但是這樣也會有警告，需要壓制

5. 除非設(shè)定邊界，否則不能調(diào)用任何自定義的方法

6. 基本類型不能作為泛型參數(shù)，但是其包裝類型可以，并可以自動包裝

   //        List<int> list2 = new ArrayList<>();
           List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
   

7. 一個類不能實現(xiàn)同一個泛型接口的兩種變體，但去掉泛型實現(xiàn)可以；

   public class ImplTest extends AbstractA implements InterfaceA<Integer> {
   //public class ImplTest extends AbstractA implements InterfaceA<String> {
   // ImplTest類實現(xiàn)InterfaceA接口時聲明的泛型參數(shù)是String,AbstractA實現(xiàn)InterfaceA時聲明的泛型參數(shù)是 Integer,這時就不可以了，
   // 如果可以會導(dǎo)致類型沖突,比如 get方法，在AbstractA中返回值是Integer,但是在ImplTest中就變成了String，無論重載或重寫都不能解決這個問題
   }
   
   interface InterfaceA<T> {
       T get(T t);
   
   }
   
   abstract class AbstractA implements InterfaceA<Integer> {
       public Integer get(Integer integer) {
           return 0;
       }
   }
   

8. 不能通過不同的泛型參數(shù)進(jìn)行方法重載，但是可以使用 <R extends List<?>> 給泛型參數(shù)添加邊界重載方法

   public class OverLoadTest {
   
       public <T> void test(T t) { }
   
       // 因為T與R沒有設(shè)置邊界在運行時 T與R 都是類似Object，所以不能通過方法簽名區(qū)分這兩個方法
   //    public <R> void test(R r) { }
   
       // 這樣是可以的 因為R一定會是一個List的子類，List與Object（T）是有區(qū)別的，就可以通過方法簽名區(qū)分了
       public <R extends List<?>> void test(R r) {    }
   }
   

泛型邊界

可以使用 extends 限定泛型類型的邊界，可以是多個（&連接），類寫在前面，限定邊界之后在泛型方法或者類的內(nèi)部就可以使用邊界類上的方法了

public class WildCardTest<T extends List<String> & Iterable<String> & InterfaceA<?>> {


    public void test(T t) {
        t.add("");  // List接口的方法
        t.iterator(); // Iterable接口的方法
        t.testMethod(); // InterfaceA方法
    }

}

interface InterfaceA<T>{

    //    void add(T t); // List接口也有同樣方法簽名的方法，所以在 同時將 List與InterfaceA設(shè)置為上邊界時List與InterfaceA的泛型參數(shù)要兼容，否則也會出錯
    void testMethod();

}

通配符

通配符在泛型中的應(yīng)用是為了解決下面的問題：有一個容器的泛型是基類的變量，想要將一個泛型是子類的容器賦值給這個變量，編譯器是不允許的；因為運行時會將泛型擦除，一旦將一個泛型是子類的容器賦值給泛型是基類的容器變量，在運行時就可以將一個這個基類的其他子類對象放入這個窗口，造成在取出對象時的類型不安全，所以編譯期不允許這樣賦值;

public class WildCardTest<T extends List<String> & Iterable<String> & InterfaceA<?>> {

    public static void main(String[] args) {
        List<InterfaceA<String>> list ;
        List<Impl> impls = new ArrayList<>();
//        list = impls;
        // 將 impls賦值給 list是不可以的，原因：
        // 1. 編譯期 List<InterfaceA<String>> 與 List<Impl>是不同的且不能向上轉(zhuǎn)型
        // 2. 一旦允許這樣賦值，那么之后 的操作會出現(xiàn)類型問題，比如此例，將一個ArrayList<Impl> 賦值給 List<InterfaceA>變量list，
        // 那么之后可以向list 中add 一個 Impl2對象，Impl2與Impl不兼容
    }
}
interface InterfaceA<T>{}

class Impl implements InterfaceA<String> {}

class Impl2 implements InterfaceA<String> {}

容器的這一特點與數(shù)組不同，子類數(shù)組對象可以賦值給基類數(shù)組變量（類似向上轉(zhuǎn)型），但是在運行期jvm 可以知道數(shù)組元素中的對象類型是哪個具體子類，所以如果將數(shù)組中元素賦值時，如果不是原數(shù)組中的類型，會報錯（ArrayStoreException）

public class WildCardTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        InterfaceA<?>[] arr1 = new Impl[3];
        arr1[0] = new Impl();
        //會報錯
        //arr1[2] = new Impl2();

        // 兼容的類型可以
        InterfaceA<?>[] arr2 = new InterfaceA[4];
        arr2[0] = new Impl();
        arr2[0] = new Impl2();
    }

}

為了保證類型安全，又可以將子類泛型容器賦值給基類泛型變量，可以使用通配符（單一邊界，extends 后面只能有一個類型）

通配符的困難之處

當(dāng)一個類在聲明時使用了<? extends Fruit> 這種泛型，而這個類的寫法如同下面這樣

class TestClass<T>{
	public void test(T t){
		// somecode
	}
    public void test2(Object o){
        // somecode
    }
}

在使用時

TestClass<? extends Fruit> f = new TestClass<Apple>;

這樣寫會出現(xiàn)的問題是不能調(diào)用test(T)方法了，因為test 需要的是一個具體的Fruit 的子類，例子中應(yīng)該是Applie,但 ? extends Fruit 代表的不僅僅是 Apple 這一種子類，也可能是 orange 。如果調(diào)用時真的用orange 類型實例做為能數(shù)，類型就不安全，所以 test(T) 方法不能用了；但是 test2(Object) 還可以用

逆變

逆變指的是 < ? super Apple> 這種寫法，這種寫法的特性與 <? extends Apple> 的寫法的特性是相反的。上面的例子，泛型入?yún)⒎椒ú荒苡昧耍孀兊奶匦允侨雲(yún)⒖梢允侨魏蜛pple 的子類，注意是子類，不是基類，因為Apple 的基類有多種，如果編譯器允許傳入基類，就會存在風(fēng)險，但是傳入子類就不會有風(fēng)險，因為子類可以轉(zhuǎn)型為Apple 類，Apple 類可以算是Apple的基類；

public class WildcardTest4 {

    public static void main(String[] args) {
        List<? super Apple> appleList = new ArrayList<Fruit>();
        List<? super Apple> appleList2 = new ArrayList<Apple>();
        List<? super Apple> appleList3 = new ArrayList<>();
        // 前三種情況都可以，但是這種不可以
//    List<? super Apple> appleList4 = new ArrayList<BigApple>();

        // 不可以
        //appleList3.add(new Orange());
        appleList3.add(new Apple());
        appleList3.add(new BigApple());
        // 雖然字面上是 任何 Apple 的父類，但是Apple父類很多，不能確定類型，所以實際上任何Apple 的父類都不行
        //appleList3.add(new Fruit());
        
        // 只能Object 接
        Object a = appleList3.get(1);
    }


}

class Fruit {}

class Orange extends Fruit {}

class Apple extends Fruit {}

class BigApple extends Apple implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
    }
}

class SmallApple extends Apple {}

逆變的困難之處在于方法的返回值，它的返回值只能用Object 類型的變量接受

無界通配符

兩個功能

• 這里想用泛型代碼來編寫，這里并不是要用原生的類型，但是當(dāng)前情況下，泛型參數(shù)可以持有任何類型

• 當(dāng)有個地方需要多個泛型參數(shù)，但你只能確定一部分時可以使用無界通配符？ 例：Map<String, ?>

• 當(dāng)一個地方要求泛型，如果你沒有給出泛型，會有警告，但使用無界通配符會消除警告

無界通配符與原生類型是不一樣的，以List 和List<?> 為例，List 代表持有任何Object類型的List,List<?>代表具有某種特定類型的的非原生List,但目前不確定是什么類型；

下面例子顯示這種區(qū)別

public class WildcardTest5 {

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add(new Apple());// 有警告，但是不會編譯報錯
        Object o = list.get(0);

        List<?> list1 = new ArrayList<>();
//        list1.add(new Apple());// 不可這樣寫，編譯報錯
    }
}

總結(jié)

在使用泛型時，時刻都要想著，我這樣定義泛型，編譯器為了保證泛型安全，這里我只能接受什么樣的類型；方法的返回值會是什么樣的；同時要想著這里是否會發(fā)生轉(zhuǎn)型