【Java基础】泛型（一）-基础使用

本文以Java的官方文档为参考，辅以代码示例，尽可能详尽的叙述泛型的每一个特性

什么是泛型

泛型（Generics）也称为参数化类型（parameterized types），也就是将类型本身作为接口、类、方法中的参数，相应地声明泛型接口、泛型类、泛型方法，在具体调用时再传入类型参数。从而实现同一种接口、类、方法适用于不同的类型。

为什么要有泛型

1. 代码重用

泛型程序设计，意味着代码可以针对不同类型重用，你不可能希望针对String和Integer分别编写一个ArrayList

2. 编译时类型检查

Java5之前，如果想实现泛型就需要这样做：例如定义一个包含Object数组的ArrayList

List v = new ArrayList();
v.add("test"); // 不会做类型检查
Integer i = (Integer)v.get(0); // 运行时异常（Runtime error）

这里其实利用了多态，编译时对set操作不会做类型检查，也不会报get操作的异常。强转的错误在运行时才会抛异常（向下转型不安全）

如果一个错误没有被发现，那么系统会进入不可预知的状态，会产生更严重的后果，并且使得错误更难被发现，所以，一个鲁棒的系统应该尽可能早地和多地报告异常。这个哲学思想也可以叫做“故障导向安全原则”。

java5之后引入泛型，实现方式：加入类型参数，（类型本身作为一个参数），好处在于

1. 更易读：代码会有很好的可读性，人们就知道ArrayList存的是什么类型
2. 更安全：而且编译时set的时候会有类型检查，get的时候也不用手工强转了

泛型类

泛型类的声明和使用

假设有一个Box类，我希望可以set和get任意类型的object，在没有泛型机制时的定义如下：

public class Box {private Object object;public void set(Object object) { this.object = object; }public Object get() { return object; }
}

显然，如上节中提到，get方法调用时可能会出现运行时异常，因此我们利用泛型来实现Box类

首先，泛型类的定义格式如下：

class name<T1, T2, ..., Tn>

尖括号中是类型参数，可以被用在类中的任意位置，包括对象类型，方法入参类型，返回值类型。

由此，Box类的定义如下：

public class Box<T> {// T stands for "Type"private T t;public void set(T t) { this.t = t; }public T get() { return t; }
}

可以看出这里就是将原来Object类型全部换成了类型参数T

创建类对象，将T替换为实际的类型参数即可（就像给方法传参一样，将形参T变为实参Integer）

Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();

简化的使用方式：类型推断

Java 7之后可以利用类型推断，省略构造器后面的泛型：

Box<Integer> integerBox = new Box<>();

泛型接口

泛型接口的声明和使用

泛型接口与泛型类的定义大同小异，以一个简化的List接口为例

public interface List<E> {boolean add(E e);E get(int index);
}

实现或者继承泛型接口，有两种情况:

一种是不替换泛型形参E，即不指定具体的类型。这时类名后面必须也把泛型实参添加上，以ArrayList为例

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E> { //ArrayList后面必须添加<E>boolean add(E e);E get(int index);
}

另一种就是替换泛型形参E。这时实现类中所有形参出现的地方必须替换为实参，例如我定义了一个只存String类型的StringArrayList

public class StringArrayList extends ArrayList<String> { boolean add(String e); //方法重写String get(int index);
}

泛型方法

泛型方法的声明和使用

泛型方法是带类型参数的方法，注意类型参数在修饰符后面，返回类型前面。

泛型方法的作用范围只在本方法中，因此可以作为方法入参类型，或者返回值类型

典型例子就是Arrays.asList方法（泛型方法其实在Collections, Arrays等工具类中应用的很广泛）

public static <T> List<T> asList(T... a) { //这里返回List<T>，其实就相当于T用在了泛型方法的返回值类型中return new ArrayList<>(a);
}

这时如何使用上面的泛型方法？有以下两种：

1. 替换尖括号内的类型参数（相当于传参）

String[] stringArr = new String[]{"abc", "123", "opq"};
List<String> StringList = Arrays.<String>asList(stringArr);

2. 编译器自行推断 一般我们在使用工具类的泛型方法时基本没见过上面的语法，其实编译器可以通过传入参数进行推断

List<String> StringList = Arrays.asList(stringArr);

注意事项：静态方法使用泛型

上面提到类型形参T可以用在类中的任意位置，但实际上不可以作为静态方法的入参和返回值类型，如果想让静态方法用到泛型，就得让静态方法自身变为泛型方法。

public class Box<T> {//这里Box后面的泛型<T>和静态方法的泛型<T>并不是一个类型public static <T> void show(T t){}
}