1、什么是泛型

所謂泛型，就是允許在定義類、接口、方法時(shí)使用類型形參，這個(gè)類型形參將在聲明變量、創(chuàng)建對(duì)象、調(diào)用方法時(shí)動(dòng)態(tài)的指定。

2、為什么要使用泛型

先看下這個(gè)例子：

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("字符串");
        list.add(122);

        for (int i = 0; i <list.size() ; i++) {
            String str = (String) list.get(i);
            System.out.println(str);
        }
    }

我們運(yùn)行上面的代碼，就會(huì)拋出如下的異常。

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String

我們知道ArrayList可以存放任意對(duì)象類型，我們先向list中存放了一個(gè)String類型的數(shù)據(jù)，接著又存放了一個(gè)Integer類型的數(shù)據(jù)，在使用的時(shí)候就拋出了異常。為了解決類似這樣的問(wèn)題，泛型應(yīng)運(yùn)而出。

對(duì)于上面的例子的例子做如下改造：

List<String> list = new ArrayList();
list.add("字符串");
list.add(122);  // add(java.long.String) in list connot be applied to (int)

當(dāng)我們使用泛型后，再存放Integer類型的數(shù)據(jù)，就會(huì)直接報(bào)錯(cuò)，這就是再編譯時(shí)檢測(cè)，而上面的是在運(yùn)行時(shí)才去檢測(cè)的，這樣就能很大程度的解決程序員犯錯(cuò)了。

與非泛型代碼相比，使用泛型的代碼具有許多優(yōu)點(diǎn)：

• 在編譯時(shí)進(jìn)行更強(qiáng)的類型檢查。Java編譯器將強(qiáng)類型檢查應(yīng)用于泛型代碼，并在代碼違反類型安全時(shí)發(fā)出錯(cuò)誤。修復(fù)編譯時(shí)錯(cuò)誤比修復(fù)運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤更容易，運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤很難找到。
• 消除類型轉(zhuǎn)換。 當(dāng)使用的時(shí)候不需要強(qiáng)制轉(zhuǎn)換類型。
• 使程序員能夠?qū)崿F(xiàn)泛型算法。 通過(guò)使用泛型，程序員可以實(shí)現(xiàn)泛型算法，這些算法可以處理不同類型的集合，可以自定義，并且類型安全且易于閱讀。

3、泛型的使用

泛型有三種使用方式，分別為：泛型類、泛型接口、泛型方法。

3.1、泛型類

泛型類型用于類的定義中，就稱之為泛型類，泛型類的基本寫(xiě)法如下：

public class Generic<T> {}
public class Generic<T1,T2,...,Tn> {}

在類名之后，類型參數(shù)部分由尖括號(hào)<>分隔。它指定了類型參數(shù)（也稱為類型變量）T，當(dāng)然了也可以定義多個(gè)參數(shù)。
下面看一個(gè)例子：

/**
 * 在實(shí)例化泛型類時(shí)，必須指定T的具體類型
 * @param <T> 此處T可以隨便寫(xiě)為任意標(biāo)識(shí)，常見(jiàn)的如T、E、K、V等形式的參數(shù)常用于表示泛型
 */
public class Generic<T> {
    //key這個(gè)成員變量的類型為T(mén),T的類型由外部指定
    private T key;

    //泛型構(gòu)造方法形參key的類型也為T(mén)，T的類型由外部指定
    //這里需要注意的是構(gòu)造器名是Generic ，而不是Generic<T>。
    public Generic(T key) {
        this.key = key;
    }
    
    //泛型方法getKey的返回值類型為T(mén)，T的類型由外部指定
    public T getKey() {
        return key;
    }
}

運(yùn)行下面代碼：

Generic<String> genericStr = new Generic<>("測(cè)試泛型類");
Generic<Integer> genericInt = new Generic<>(100);
System.out.println("泛型測(cè)試---》"+genericStr.getKey());
System.out.println("泛型測(cè)試---》"+genericInt.getKey());

// 運(yùn)行結(jié)果如下：
// 泛型測(cè)試---》測(cè)試泛型類
// 泛型測(cè)試---》100

對(duì)于多種類型的參數(shù)其實(shí)是一樣的做法，比如我們熟悉的HashMap就是多種類型參數(shù):

//HashMap的源碼
public class HashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable, Serializable {...}
//HashMap的使用
Map<String,String> map = new HashMap<>();

3.2、泛型接口

其實(shí)泛型接口和泛型類的定義使用基本上是一樣的。模擬我們常用的list接口來(lái)演示下泛型接口

//定義一個(gè)泛型接口
public interface MyList<T> {
    public T add(T t);
}

當(dāng)實(shí)現(xiàn)泛型接口的類，未傳入泛型實(shí)參時(shí)，與泛型類的定義相同，在聲明類的時(shí)候，需將泛型的聲明也一起加到類中

public class MyArrayList<T> implements MyList<T> {
    @Override
    public T add(T t) {
        return t;
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyList<String> list = new MyArrayList<>();
        list.add("aaaa");
        MyList<Integer> list1 = new MyArrayList<>();
        list1.add(0);
    }
}

在實(shí)現(xiàn)類實(shí)現(xiàn)泛型接口時(shí)，如已將泛型類型傳入實(shí)參類型，則所有使用泛型的地方都要替換成傳入的實(shí)參類型。

public class MyArrayList implements MyList<String> {
    @Override
    public String add(String s) {
        return s;
    }
}

3.3、泛型方法

泛型方法，是在調(diào)用方法的時(shí)候指明泛型的具體類型。基本寫(xiě)法如下：

/**
 * @param <T>  這個(gè)<T>非常重要，可以理解為聲明此方法為泛型方法。
 *           只有聲明了<T>的方法才是泛型方法。泛型類中的使用了泛型的成員方法并不是泛型方法。
 */
public <T> void Generic(T t) {}

下面看下具體例子看下泛型方法的實(shí)現(xiàn)：

public class TestGeneric {

    public <T> void getKey(T t) {
        System.out.println("測(cè)試泛型方法---》" +t);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestGeneric testGeneric = new TestGeneric();
        testGeneric.getKey("字符串");
        testGeneric.getKey(0);
    }
}

//輸出結(jié)果
//測(cè)試泛型方法---》字符串
//測(cè)試泛型方法---》0

3.4、泛型通配符

稱為通配符的問(wèn)號(hào)(?)表示未知類型。通配符可以在多種情況下使用：作為參數(shù)，字段或局部變量的類型；有時(shí)作為返回類。通配符從不用作泛型方法調(diào)用，泛型類實(shí)例創(chuàng)建或超類型的類型參數(shù)。下面詳細(xì)地討論通配符，包括上界通配符，下界通配符和通配符捕獲。

下面我們看一個(gè)例子：

    List<?> list = new ArrayList<String>();
    //我們可以正常獲取list中的元素，不會(huì)引起編譯錯(cuò)誤
    Object object = list.get(0);
    //調(diào)用add方法會(huì)引起編譯錯(cuò)誤
    list.add("字符串");

這種帶通配符的 List僅表示它是各種泛型List的父類，并不能把元素添加到其中，否則會(huì)引起編譯錯(cuò)誤。因?yàn)槌绦驘o(wú)法確定list集合中的元素類型，所以不能向其中添加對(duì)象，而程序第哦啊用get()方法來(lái)返回List<?>集合指定索引處的元素，其返回值是一個(gè)未知類型，但肯定是一個(gè)Object，因此返回值賦給一個(gè)Object類型的變量是可以的。

3.4.1、上界通配符

為泛型添加上邊界，即傳入的類型實(shí)參必須是指定類型的子類型，要聲明上界通配符，請(qǐng)使用通配符(?)，然后使用extends關(guān)鍵字

public static void main(String[] args) {
    List<Integer> integers = new ArrayList<>();
    integers.add(1);
    List<Double> doubles = new ArrayList<>();
    doubles.add(2.0d);
    List<String> strings = new ArrayList<>();
    strings.add("通配符上界");

    print(integers);
    print(doubles);
    //編譯直接報(bào)錯(cuò)
    //print(strings);
}
public static void print(List<? extends Number> list) {
    for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
        System.out.println(list.get(i));
    }
}

3.4.2、下界通配符

通配符將未知類型限制為特定類型,下界通配符表示為通配符(?)，后跟`super關(guān)鍵字

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> integers = new ArrayList<>();
        integers.add(0);
        List<Number> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(123);
        numbers.add(10.0d);
        List<Double> doubles = new ArrayList<>();
        doubles.add(0.2d);
        print(integers);
        print(numbers);
        //編譯報(bào)錯(cuò)
        //print(doubles);
    }

    public static void print(List<? super Integer> list) {
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }

上面我們可以看到定義了下界Integer后，我們就無(wú)法在使用Double類型了，只能使用Integer類型、Number類型、Object類型了。

4、泛型總結(jié)

使用泛型的時(shí)候，要考慮泛型的限制:

• 無(wú)法實(shí)例化具有基本類型的泛型類型
• 無(wú)法創(chuàng)建類型參數(shù)的實(shí)例
• 無(wú)法聲明類型為類型參數(shù)的靜態(tài)字段
• 無(wú)法創(chuàng)建參數(shù)化類型的數(shù)組
• 無(wú)法創(chuàng)建捕獲或拋出參數(shù)化類型的對(duì)象
• 無(wú)法重載每個(gè)重載的形式參數(shù)類型都擦除為相同原始（raw）類型的方法。
• 無(wú)法將Casts或instanceof與參數(shù)化類型一起使用

泛型，我們用到最多的可能就是集合了。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，我們合理的使用泛型可以簡(jiǎn)化我們的開(kāi)發(fā)，提高為我們的開(kāi)發(fā)效率。