java 泛型编程

　　一。 泛型概念的提出（为什么需要泛型）？

　　首先，我们看下下面这段简短的代码：

　　publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { List list = newArrayList（）; list.add（ “qqyumidi”）; list.add（ “corn”）; list.add（ 100）; for（ inti = 0; i 《 list.size（）; i++） { String name = （String） list. get（i）; // 1System. out.println（ “name：”+ name）; } } }

　　定义了一个List类型的集合，先向其中加入了两个字符串类型的值，随后加入一个Integer类型的值。这是完全允许的，因为此时list默认的类型为Object类型。在之后的循环中，由于忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值或其他编码原因，很容易出现类似于//1中的错误。因为编译阶段正常，而运行时会出现“java.lang.ClassCastException”异常。因此，导致此类错误编码过程中不易发现。

　　在如上的编码过程中，我们发现主要存在两个问题：

　　1.当我们将一个对象放入集合中，集合不会记住此对象的类型，当再次从集合中取出此对象时，改对象的编译类型变成了Object类型，但其运行时类型任然为其本身类型。

　　2.因此，//1处取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型，且很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。

　　那么有没有什么办法可以使集合能够记住集合内元素各类型，且能够达到只要编译时不出现问题，运行时就不会出现“java.lang.ClassCastException”异常呢？答案就是使用泛型。

　　二。什么是泛型？

　　泛型，即“参数化类型”。一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢？顾名思义，就是将类型由原来的具体的类型参数化，类似于方法中的变量参数，此时类型也定义成参数形式（可以称之为类型形参），然后在使用/调用时传入具体的类型（类型实参）。

　　看着好像有点复杂，首先我们看下上面那个例子采用泛型的写法。

　　publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { /* List list = new ArrayList（）; list.add（“qqyumidi”）; list.add（“corn”）; list.add（100）; */List《String》 list =newArrayList《String》（）; list.add（ “qqyumidi”）; list.add（ “corn”）; //list.add（100）; // 1 提示编译错误for（ inti = 0; i 《 list.size（）; i++） { String name = list. get（i）; // 2System. out.println（“name：”+ name）; } } }

　　采用泛型写法后，在//1处想加入一个Integer类型的对象时会出现编译错误，通过List，直接限定了list集合中只能含有String类型的元素，从而在//2处无须进行强制类型转换，因为此时，集合能够记住元素的类型信息，编译器已经能够确认它是String类型了。

　　结合上面的泛型定义，我们知道在List中，String是类型实参，也就是说，相应的List接口中肯定含有类型形参。且get（）方法的返回结果也直接是此形参类型（也就是对应的传入的类型实参）。下面就来看看List接口的的具体定义：

　　publicinterfaceList《E》 extendsCollection《E》 {intsize（）; booleanisEmpty（）;booleancontains（Object o）; Iterator《E》 iterator（）; Object［］ toArray（）; 《T》 T［］ toArray（T［］ a）;booleanadd（E e）; booleanremove（Object o）; booleancontainsAll（Collection《？》 c）;booleanaddAll（Collection《？ extends E》 c）; booleanaddAll（ intindex， Collection《？ extends E》 c）; booleanremoveAll（Collection《？》 c）; booleanretainAll（Collection《？》 c）; voidclear（）;booleanequals（Object o）; inthashCode（）; E get（ intindex）; E set（ intindex， E element）;voidadd（ intindex， E element）; E remove（ intindex）; intindexOf（Object o）;intlastIndexOf（Object o）; ListIterator《E》 listIterator（）; ListIterator《E》 listIterator（ intindex）; List《E》 subList（ intfromIndex， inttoIndex）; }

　　我们可以看到，在List接口中采用泛型化定义之后，中的E表示类型形参，可以接收具体的类型实参，并且此接口定义中，凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。

　　自然的，ArrayList作为List接口的实现类，其定义形式是：

　　publicclassArrayList《E》 extendsAbstractList《E》 implementsList《E》， RandomAccess，Cloneable， java.io.Serializable{publicbooleanadd（E e） { ensureCapacityInternal（size + 1）;// Increments modCount！！elementData［size++］ = e; returntrue; } publicE get（ intindex） { rangeCheck（ index）; checkForComodification（）; returnArrayList. this.elementData（offset +index）; } //。。.省略掉其他具体的定义过程}

　　由此，我们从源代码角度明白了为什么//1处加入Integer类型对象编译错误，且//2处get（）到的类型直接就是String类型了。

　　三。自定义泛型接口、泛型类和泛型方法

　　从上面的内容中，大家已经明白了泛型的具体运作过程。也知道了接口、类和方法也都可以使用泛型去定义，以及相应的使用。是的，在具体使用时，可以分为泛型接口、泛型类和泛型方法。

　　自定义泛型接口、泛型类和泛型方法与上述Java源码中的List、ArrayList类似。如下，我们看一个最简单的泛型类和方法定义：

　　publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《String》 name =newBox《String》（ “corn”）; System. out.println（ “name：”+ name.getData（））; } } class Box《T》 { privateT data; publicBox（） { } publicBox（T data） { this.data = data; } publicT getData（） {returndata; } }

　　在泛型接口、泛型类和泛型方法的定义过程中，我们常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型形参，由于接收来自外部使用时候传入的类型实参。那么对于不同传入的类型实参，生成的相应对象实例的类型是不是一样的呢？

　　publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《String》 name =newBox《String》（ “corn”）; Box《Integer》 age = newBox《Integer》（ 712）; System.out.println（ “name class：”+ name.getClass（））; // com.qqyumidi.BoxSystem. out.println（“age class：”+ age.getClass（））; // com.qqyumidi.BoxSystem. out.println（name.getClass（） == age.getClass（））; // true} }

　　由此，我们发现，在使用泛型类时，虽然传入了不同的泛型实参，但并没有真正意义上生成不同的类型，传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个，即还是原来的最基本的类型（本实例中为Box），当然，在逻辑上我们可以理解成多个不同的泛型类型。

　　究其原因，在于Java中的泛型这一概念提出的目的，导致其只是作用于代码编译阶段，在编译过程中，对于正确检验泛型结果后，会将泛型的相关信息擦出，也就是说，成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不会进入到运行时阶段。

　　对此总结成一句话：泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型，实际上都是相同的基本类型。

　　四。类型通配符

　　接着上面的结论，我们知道，Box和Box实际上都是Box类型，现在需要继续探讨一个问题，那么在逻辑上，类似于Box和Box是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢？

　　为了弄清这个问题，我们继续看下下面这个例子：

　　/** * Java学习交流QQ群：589809992 我们一起学Java！ */publicclassGenericTest{publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《Number》 name =newBox《Number》（ 99）; Box《Integer》 age = newBox《Integer》（ 712）; getData（name）;//The method getData（Box《Number》） in the type GenericTest is //not applicable for the arguments （Box《Integer》）getData（age）; // 1} publicstaticvoidgetData（Box《Number》 data）{ System.out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } }

　　我们发现，在代码//1处出现了错误提示信息：The method getData（Box） in the t ype GenericTest is not applicable for the arguments （Box）。显然，通过提示信息，我们知道Box在逻辑上不能视为Box的父类。那么，原因何在呢？

　　publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《Integer》 a =newBox《Integer》（ 712）; Box《Number》 b = a; // 1Box《Float》 f = newBox《Float》（ 3.14f）; b.setData（f）; // 2} publicstaticvoidgetData（Box《Number》 data） { System. out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } } class Box《T》 { privateT data; publicBox（） { } publicBox（T data） { setData（data）; } publicT getData（） { returndata; } publicvoidsetData（T data） { this.data = data; } }

　　这个例子中，显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。在此我们可以使用反证法来进行说明。

　　假设Box在逻辑上可以视为Box的父类，那么//1和//2处将不会有错误提示了，那么问题就出来了，通过getData（）方法取出数据时到底是什么类型呢？Integer？ Float？ 还是Number？且由于在编程过程中的顺序不可控性，导致在必要的时候必须要进行类型判断，且进行强制类型转换。显然，这与泛型的理念矛盾，因此，在逻辑上Box不能视为Box的父类。

　　好，那我们回过头来继续看“类型通配符”中的第一个例子，我们知道其具体的错误提示的深层次原因了。那么如何解决呢？总部能再定义一个新的函数吧。这和Java中的多态理念显然是违背的，因此，我们需要一个在逻辑上可以用来表示同时是Box和Box的父类的一个引用类型，由此，类型通配符应运而生。

　　类型通配符一般是使用 ？ 代替具体的类型实参。注意了，此处是类型实参，而不是类型形参！且Box

　　/** * Java学习交流QQ群：589809992 我们一起学Java！ */publicclassGenericTest{publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《String》 name =newBox《String》（ “corn”）; Box《Integer》 age = newBox《Integer》（ 712）; Box《Number》 number = newBox《Number》（ 314）; getData（name）; getData（age）; getData（number）; }publicstaticvoidgetData（Box《？》 data） { System.out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } }

　　有时候，我们还可能听到类型通配符上限和类型通配符下限。具体有是怎么样的呢？

　　在上面的例子中，如果需要定义一个功能类似于getData（）的方法，但对类型实参又有进一步的限制：只能是Number类及其子类。此时，需要用到类型通配符上限。

　　publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《String》 name =newBox《String》（ “corn”）; Box《Integer》 age = newBox《Integer》（ 712）; Box《Number》 number = newBox《Number》（ 314）; getData（name）; getData（age）; getData（number）;//getUpperNumberData（name）; // 1getUpperNumberData（age）; // 2getUpperNumberData（number）; // 3} publicstaticvoidgetData（Box《？》 data） { System.out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } publicstaticvoidgetUpperNumberData（Box《？ extends Number》 data）{ System. out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } }

　　此时，显然，在代码//1处调用将出现错误提示，而//2 //3处调用正常。

　　类型通配符上限通过形如Box

　　五。话外篇

　　本文中的例子主要是为了阐述泛型中的一些思想而简单举出的，并不一定有着实际的可用性。另外，一提到泛型，相信大家用到最多的就是在集合中，其实，在实际的编程过程中，自己可以使用泛型去简化开发，且能很好的保证代码质量。并且还要注意的一点是，Java中没有所谓的泛型数组一说。

　　对于泛型，最主要的还是需要理解其背后的思想和目的。