目錄

一.什么是泛型

二.Java中為什么要使用泛型

三.泛型的語法

四.泛型類的使用

五.泛型的編譯機制（擦除機制）

六.泛型的上界

一.什么是泛型

泛型（Generics）是Java SE 5中引入的一個新特性，可以使Java中的類和方法具有更廣泛的類型范圍。通俗的說，它使得我們可以在定義類和方法時指定一個或多個類型參數(shù)，從而可以在不考慮具體類型的情況下，代碼中直接使用這些類型參數(shù)。泛型可以增強代碼的安全性、可讀性和可重用性。例如，可以使用泛型實現(xiàn)容器類（如ArrayList、HashMap）等。在使用泛型時，需要在編寫代碼時指定泛型類型，這樣可以在編譯期間檢查代碼的類型安全性。

二.Java中為什么要使用泛型

一般的類和方法，只能使用具體的類型:：要么是基本類型，要么是自定義的類。如果要編寫可以應(yīng)用于多種類型的代碼，這種刻板的限制對代碼的束縛就會很大。

----- 來源《Java編程思想》對泛型的介紹

Java中的泛型是一種允許在編寫代碼時指定類型參數(shù)的能力。使用泛型可以使代碼更加通用且類型安全。通過使用泛型，程序員可以編寫一個方法或類，該方法或類在實例化時可以接受不同類型的參數(shù)。泛型是將數(shù)據(jù)類型參數(shù)化，進行傳遞這樣可以減少代碼的重復(fù)，并提高代碼的可讀性和可維護性。

假如我們要實現(xiàn)一個數(shù)組，使得其中能夠存放任意數(shù)據(jù)類型的元素，想存放整形，又想存放字符型，又想存放引用型該怎么辦呢？我們可以聯(lián)想一下之前認識過的Object類，Object類是所有類的父類，那我們將數(shù)組置為Object類可以嗎？

class MyArray {
    public Object[] array = new Object[10];
    public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,Object val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}

    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setVal(0, 10);//整形可以存放
        myArray.setVal(1, "hello");//字符串也可以存放
        String ret = myArray.getPos(1);//編譯報錯，原因是因為我們數(shù)組的類型是Object類型
        //但是我們這里接收的元素卻是String類型
        //也就是說我們相當(dāng)于進行了向下轉(zhuǎn)型，所以這里會報錯
        //如果我們進行強制轉(zhuǎn)化就可以解決這個問題
        //String ret = (String) myArray.getPos(1);
        System.out.println(ret);
    }

?我們會發(fā)現(xiàn)在這種情況下，整體的語法其實是不靈活的，雖然當(dāng)前數(shù)組任何數(shù)據(jù)都可以存放，但是更多情況下，我們還是希望他只能夠持有一種數(shù)據(jù)類型，而不是同時持有這么多類型。

所以泛型的主要目的就是指定當(dāng)前的容器，要持有什么類型的對象，讓編譯器去做檢查。此時就需要把類型作為參數(shù)傳遞，需要什么類型，就傳入什么類型。

三.泛型的語法

在充分認識了泛型的必要性和作用后，我們來看看如何使用它：在Java中，泛型的使用方式是通過在類名或方法名后面加上尖括號，然后在尖括號里指定類型參數(shù)。具體語法如下：

class 泛型類名稱<類型形參列表> {
    // 這里可以使用類型參數(shù)
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> {
}

class 泛型類名稱<類型形參列表> extends 繼承類/* 這里可以使用類型參數(shù) */ {
    // 這里可以使用類型參數(shù)
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {
    // 可以只使用部分類型參數(shù)
}

可以通過泛型實例化一個泛型對象

泛型類<類型實參> 變量名; // 定義一個泛型類引用
new 泛型類<類型實參>(構(gòu)造方法實參); // 實例化一個泛型類對象

MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();

當(dāng)編譯器可以根據(jù)上下文推導(dǎo)出類型實參時，可以省略類型實參的填寫

MyArray<Integer> list = new MyArray<>(); // 可以推導(dǎo)出實例化需要的類型實參為 Integer

泛型只能接受類，所有的基本數(shù)據(jù)類型必須使用包裝類?

四.泛型類的使用

對于我們剛才的數(shù)組，我們就可以如下設(shè)置為一個泛型數(shù)組

class MyArray<T> {
    public T[] array = (T[])new Object[10];//1
    //public T[] array;
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}

    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>();//2
        myArray1.setVal(0,10);
        myArray1.setVal(1,12);
        
        MyArray<String> myArray2 = new MyArray<>();//3
        myArray2.setVal(0,"hello");
        myArray2.setVal(1,"world");
        
        MyArray<Float> myArray3 = new MyArray<>();//4
        myArray3.setVal(0,1.23f);
        myArray3.setVal(1,3.14f);
    }

在上述代碼塊中

類名后的 <T> 代表占位符，表示當(dāng)前類是一個泛型類，常用的其他名稱有：

• E 表示 Element
• K 表示 Key
• V 表示 Value
• N 表示 Number
• T 表示 Type
• S, U, V 等等... ...

注釋1處，不能new泛型類型的數(shù)組，也就是說下面這樣的代碼是錯誤的

T[] arrary = new T[5];//是不對的

注釋2處，類型后加入 <Integer> 指定當(dāng)前類型，注釋3，4處同理

五.泛型的編譯機制（擦除機制）

Java的類型擦除機制是指在編譯期間將泛型的類型參數(shù)替換為其邊界或Object類型，從而實現(xiàn)泛型代碼運行時無需知曉實際類型參數(shù)，也就是說泛型的類型參數(shù)在運行時是被擦除了的。這個機制是為了兼容Java語言的舊版本，同時也可以減少代碼重復(fù)，使得代碼更加簡潔。

舉個例子來說，：

????????假如有一個泛型類List<T>，其中的T可以指定任何類型，但是在運行時，List<T>的實際類型是List<Object>。那么，當(dāng)我們在使用List<T>時，編譯器會自動擦除類型參數(shù)T，然后將List<T>替換為List<Object>，這樣就可以在運行時使用Object類型來處理元素。

????????在編譯期間，泛型類型參數(shù)String被擦除了，List<String>被替換成了List<Object>，而在運行時，get方法返回的是Object類型，需要強制轉(zhuǎn)換為String類型，也就是說，我們無法在運行時獲取到類型參數(shù)的具體值，因為編譯器已經(jīng)將其擦除了。

泛型到底是如何進行編譯的？這曾經(jīng)作為面試題進行考察過，泛型的語法實際上是非常復(fù)雜不容易理解的，我們需要借助他的字節(jié)碼文件去觀察，使用命令：javap -c 查看字節(jié)碼文件

也就是說在編譯的過程當(dāng)中，將所有的T替換為Object這種機制，我們稱為：擦除機制

這個類型擦除機制也給開發(fā)帶來了一些限制和挑戰(zhàn)，比如不能在運行時獲取泛型參數(shù)的具體類型，泛型數(shù)組的創(chuàng)建受到限制等。但是通過一些技巧和設(shè)計模式，我們可以在一定程度上繞過這些限制，讓代碼更加靈活和可擴展。

六.泛型的上界

在定義泛型類時，有時需要對傳入的類型變量做一定的約束，可以通過類型邊界來約束，語法：

class 泛型類名稱<類型形參 extends 類型邊界> {
    //... ...
}

例如：

public class MyClass<T extends MyClass2> {
    // ...
}

上述代碼中，泛型類型T的上界是MyClass2，這意味著在使用MyClass時，只能傳入MyClass2或其子類作為T的實際類型參數(shù)。這樣做可以確保在類型安全的前提下，使用泛型類型時具有更大的靈活性和可擴展性。

假設(shè)我們有一個泛型類Box<T>，我們希望確保這個類型參數(shù)T必須是實現(xiàn)了Comparable接口的類。我們可以使用泛型的上界<T extends Comparable<T>>來實現(xiàn)這個目標(biāo)，示例代碼如下：

public class Box<T extends Comparable<T>> {
    private T value;

    public Box(T value) {
        this.value = value;
    }

    public T getValue() {
        return value;
    }

    public boolean isGreaterThan(Box<T> otherBox) {
        return value.compareTo(otherBox.getValue()) > 0;
    }
}

在這個示例中，我們使用<T extends Comparable<T>>來定義類型參數(shù)上界，確保T必須是實現(xiàn)了Comparable接口的類。這樣，我們就可以在isGreaterThan()方法中使用value.compareTo()方法來比較value字段和另一個Box對象的值了。

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