Java 泛型 Generics

[nylqd]

Java 泛型 Generics

泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

好处

在没有泛型的情况的下，通过对类型 Object 的引用来实现参数的 “任意化”，“任意化” 带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是本身就是一个安全隐患。

那么泛型的好处就是在编译的时候能够检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的。

public class GlmapperGeneric<T> {
    private T t;
    public void set(T t) { this.t = t; }
    public T get() { return t; }
  
    public static void main(String[] args) {
        // do nothing
    }

  /**
    * 不指定类型
    */
  public void noSpecifyType(){
    GlmapperGeneric glmapperGeneric = new GlmapperGeneric();
    glmapperGeneric.set("test");
    // 需要强制类型转换
    String test = (String) glmapperGeneric.get();
    System.out.println(test);
  }

  /**
    * 指定类型
    */
  public void specifyType(){
    GlmapperGeneric<String> glmapperGeneric = new GlmapperGeneric();
    glmapperGeneric.set("test");
    // 不需要强制类型转换
    String test = glmapperGeneric.get();
    System.out.println(test);
  }
}

上面这段代码中的 specifyType 方法中 省去了强制转换，可以在编译时候检查类型安全，可以用在类，方法，接口上。

1. 泛型类

   //此处T可以随便写为任意标识，常⻅的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型 
   //在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
   public class Generic<T>{
     private T key;
     public Generic(T key) {
       this.key = key;
     }
     public T getKey(){
       return key;
     } 
   }
   
   //实例化
   Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);

2. 泛型接口

   public interface Generic<T> {
     public T method();
   }
   
   // 实现泛型接口，不指定类型
   class GenericImpl<T> implements Generic<T> {
     @Override
     public T mehod() {
       return null;
     }
   }
   
   // 实现泛型接口，指定类型
   class GenericImpl<T> implements Generic<String> {
     @Override
     public String method() {
       return "hello";
     }
   }

3. 泛型方法

   public static <E> void printArr(E[] arr) {
     for (E element : arr) {
       System.out.printf("%s ", element);
     }
     System.out.println();
   }
   
   Integer[] intArr = {1, 2, 3};
   String[] strArr = {"a1", "b2", "c3"};
   printArr(intArr);
   printArr(strArr);

通配符

常用的通配符有：T、E、K、V、?

本质上这些个都是通配符，没啥区别，只不过是编码时的一种约定俗成的东西。比如上述代码中的 T ，我们可以换成 A-Z 之间的任何一个 字母都可以，并不会影响程序的正常运行，但是如果换成其他的字母代替 T ，在可读性上可能会弱一些。通常情况下，T，E，K，V，？ 是这样约定的：

• ？ 表示不确定的 java 类型
• T (type) 表示具体的一个 java 类型
• K V (key value) 分别代表 java 键值中的 Key Value
• E (element) 代表 Element

无界通配符 <?>

List<Animal> animals;
List<? extends Animal> animals;

// 为什么要使用通配符而不是简单的泛型呢？
// 通配符其实在声明局部变量时是没有什么意义的，但是当你为一个方法声明一个参数时，它是非常重要的。

static int countLegs (List<? extends Animal > animals ) {
  int retVal = 0;
  for ( Animal animal : animals )
  {
    retVal += animal.countLegs();
  }
  return retVal;
}

static int countLegs1 (List< Animal > animals ){
  int retVal = 0;
  for ( Animal animal : animals )
  {
    retVal += animal.countLegs();
  }
  return retVal;
}

public static void main(String[] args) {
  List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
 	// 不会报错
  countLegs( dogs );
	// 报错
  countLegs1(dogs);
}

对于不确定或者不关心实际要操作的类型，可以使用无限制通配符（尖括号里一个问号，即<?>），表示可以持有任何类型。像 countLegs 方法中，限定了上界，但是不关心具体类型是什么，所以对于传入的 Animal 的所有子类都可以支持，并且不会报错。而 countLegs1 就不行。

上界通配符 <? extends E>

上界：用 extends 关键字声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的子类。

在类型参数中使用 extends 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的子类，这样有两个好处：

• 如果传入的类型不是 E 或者 E 的子类，编译不成功
• 泛型中可以使用 E 的方法，要不然还得强转成 E 才能使用

// 类型参数列表中如果有多个类型参数上限，用逗号分开
private <K extends A, V extends B> V test(K key, V val) {
	V result = val;
  // ....
  return result;
}

下界通配符 <? super E>

下界：用 super 进行声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的父类型，直至 Object

// 在类型参数中使用 super 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的父类。
private <T> void test(List<? super T> dst, List<T> src){
  for (T t : src) {
    dst.add(t);
    // dst 类型 “大于等于” src 的类型，
    // 这里的 “大于等于” 是指 dst 表示的范围比 src 要大，因此装得下 dst 的容器也就能装 src 。
  }
}

public static void main(String[] args) {
  List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
  List<Animal> animals = new ArrayList<>();
  new Test3().test(animals,dogs);
}

// Dog 是 Animal 的子类
class Dog extends Animal {

}

? vs T

T 是一个 确定的 类型，通常用于泛型类和泛型方法的定义，？是一个 不确定 的类型，通常用于泛型方法的调用代码和形参，不能用于定义类和泛型方法。

// 可以
T t = operate();

// 不可以
？ car = operate();

1. 通过 T 来 确保 泛型参数的一致性

   // 通过 T 来 确保 泛型参数的一致性
   public <T extends Number> void test(List<T> dest, List<T> src)
   
   //通配符是 不确定的，所以这个方法不能保证两个 List 具有相同的元素类型
   public void test(List<? extends Number> dest, List<? extends Number> src)

2. 类型参数可以多重限定而通配符不行

   public class MultiLimit implements InterfaceA, InterfaceB {
     public static<T extends InterfaceA & InterfaceB> void test (T t) {
       // ...
     }
   }

   使用 & 符号设定多重边界（Multi Bounds)，指定泛型类型 T 必须是InterfaceA 和 InterfaceB 的共有子类型，此时变量 t 就具有了所有限定的方法和属性。对于通配符来说，因为它不是一个确定的类型，所以不能进行多重限定。

3. 通配符可以会用超类限定而类型参数不行

   T extends A
   
   ? extends A
   ? super A

Class<T>和Class<?>区别

// 通过反射的方式生成 multiLimit 对象，这里比较明显的是，我们需要使用强制类型转换
MultiLimit multiLimit = (MultiLimit) Class.forName("com.xxx.MultiLimit").newInstance();

// 对于上述代码，在运行期，如果反射的类型不是 MultiLimit 类，那么一定会报 java.lang.ClassCastException 错误。
// 对于这种情况，则可以使用下面的代码来代替，使得在在编译期就能直接 检查到类型的问题：
public static <T> createInstance(Class<T> clazz) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
  return clazz.newInstance();
}

// Class<T> 在实例化的时候，T 要替换成具体类。Class<?> 它是个通配泛型，? 可以代表任何类型，所以主要用于声明时的限制情况。比如，我们可以这样做申明：

// ok
public Class<?> clazz;
// error, T需要制定类型
public Class<T> clazzT;

// 或者让当前类指定T
public class Test<T> {
  public Class<?> clazz;
  public Class<T> clazzT; // ok
}

类型擦除

Java的泛型是伪泛型，这是因为Java在编译期间，所有的泛型信息都会被擦除，也就是通常说的类型擦除

Reference: Java 泛型类型擦除以及类型擦除带来的问题