目录
- 一、示例
- 1.1 为什么需要泛型
- 1.2 泛型类和泛型接口的定义
- 1.3 泛型方法辨析
- 1.4 限定类型变量
- 1.5 泛型中的约束和局限性
- 1.6 泛型类型的继承规则
- 1.7 通配符类型
- 1.7.1 ？extends X:
- 1.7.2 ？super X:
- 1.7.3 无限定的通配符 ?
- 1.8 虚拟机是如何实现泛型的？
一、示例
1.1 为什么需要泛型
1.适用于多种数据类型执行相同的代码
2.在编码过程中指定数据类型不需要强制类型转换， 插入数据类型错误编译期间就能发现不至于运行期间抛异常
public class NonGeneric2 {public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList();list.add("mark");list.add("OK");list.add(100);for (int i = 0; i < list.size(); i++) {String name = (String)list.get(i); // 1System.out.println("name:" + name);}}
}
抛异常：
1.2 泛型类和泛型接口的定义
泛型类：
public class NormalGeneric<K> {private K data;public NormalGeneric() {}public NormalGeneric(K data) {this.data = data;}public K getData() {return data;}public void setData(K data) {this.data = data;}public static void main(String[] args) {NormalGeneric<String> normalGeneric = new NormalGeneric<>();normalGeneric.setData("OK");//normalGeneric.setData(1);System.out.println(normalGeneric.getData());}
}
输出：
泛型接口：
public interface Genertor<T> {public T next();
}
实现类1：类型不指定，仍是泛型类
public class ImplGenertor<T> implements Genertor<T> {@Overridepublic T next() {return null;}
}
实现类2：指定类型
public class ImplGenertor2 implements Genertor<String> {@Overridepublic String next() {return null;}
}
1.3 泛型方法辨析
泛型方法， 是在调用方法的时候指明泛型的具体类型 ， 泛型方法可以在任何地方和任何场景中使用， 包括普通类和泛型类。 注意泛型类中定义的普通方法和泛型方法的区别。
泛型方法：
public class GenericMethod {public <T> T genericMethod(T...a){return a[a.length/2];}public void test(int x,int y){System.out.println(x+y);}public static void main(String[] args) {GenericMethod genericMethod = new GenericMethod();genericMethod.test(23,343);System.out.println(genericMethod.<String>genericMethod("mark","mid","lance"));System.out.println(genericMethod.genericMethod(12,34));}
}
泛型方法与其他方法区别：
public class GenericMethod2 {//这个类是个泛型类public class Generic<T>{private T key;public Generic(T key) {this.key = key;}//虽然在方法中使用了泛型，但是这并不是一个泛型方法。//这只是类中一个普通的成员方法，只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。//所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。public T getKey(){return key;}/*** 这个方法显然是有问题的，在编译器会给我们提示这样的错误信息"cannot reslove symbol E"* 因为在类的声明中并未声明泛型E，所以在使用E做形参和返回值类型时，编译器会无法识别。*/
// public E setKey(E key){
// this.key = key;
// }}/*** 这才是一个真正的泛型方法。* 首先在public与返回值之间的<T>必不可少，这表明这是一个泛型方法，并且声明了一个泛型T* 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置.* 泛型的数量也可以为任意多个* 如：public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){* ...* }*///这也不是一个泛型方法，这就是一个普通的方法，// 只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。public void show(Generic<Number> obj){}/*** 这个方法是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'E' "* 虽然我们声明了<T>,也表明了这是一个可以处理泛型的类型的泛型方法。* 但是只声明了泛型类型T，并未声明泛型类型E，因此编译器并不知道该如何处理E这个类型。*/
// public <T,E> T show(E ab){
// //
// }/*** 这个方法也是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'T' "* 对于编译器来说T这个类型并未项目中声明过，因此编译也不知道该如何编译这个类。* 所以这也不是一个正确的泛型方法声明。}*/
// public void show(T obj){
//
// }public static void main(String[] args) {}
}
泛型方法+继承+普通方法区别：
public class GenericMethod3 {static class Fruit{@Overridepublic String toString() {return "fruit";}}static class Apple extends Fruit{@Overridepublic String toString() {return "apple";}}static class Person{@Overridepublic String toString() {return "Person";}}static class GenerateTest<T>{//普通方法public void show_1(T t){System.out.println(t.toString());}//在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型E，这种泛型E可以为任意类型。// 可以类型与T相同，也可以不同。//由于泛型方法在声明的时候会声明泛型<E>，因此即使在泛型类中并未声明泛型，// 编译器也能够正确识别泛型方法中识别的泛型。public <E> void show_3(E t){System.out.println(t.toString());}//在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型T，// 注意这个T是一种全新的类型，可以与泛型类中声明的T不是同一种类型。public <T> void show_2(T t){System.out.println(t.toString());}}public static void main(String[] args) {Apple apple = new Apple();Person person = new Person();GenerateTest<Fruit> generateTest = new GenerateTest<>();generateTest.show_1(apple);//generateTest.show_1(person);//普通方法，T只符合FruitgenerateTest.show_2(apple);generateTest.show_2(person);generateTest.show_3(apple);generateTest.show_3(person);}
}
输出：
1.4 限定类型变量
有时候， 我们需要对类型变量加以约束， 比如计算两个变量的最小， 最大值。
public static <T> T min(T a,T b){if(a.comapareTo(b)>0) return a; else return b;}
如何确保传入的两个变量一定有 compareTo 方法？ 那么解决这个问题的方案就是将 T 限制为实现了接口 Comparable 的类
T extends Comparable 中 T 表示应该绑定类型的子类型， Comparable 表示绑定类型， 子类型和绑定类型可以是类也可以是接口。如果这个时候， 我们试图传入一个没有实现接口 Comparable 的类的实例，将会发生编译错误。
同时 extends 左右都允许有多个， 如 T,V extends Comparable & Serializable
注意限定类型中， 只允许有一个类， 而且如果有类， 这个类必须是限定列表的第一个。
这种类的限定既可以用在泛型方法上也可以用在泛型类上
1.5 泛型中的约束和局限性
不能实例化类型变量
不能用基本类型实例化类型参数
运行时类型查询只适用于原始类型
不能创建参数化类型的数组
泛型类的静态上下文中类型变量失效
不能在静态域或方法中引用类型变量。 因为泛型是要在对象创建的时候才知道是什么类型的， 而对象创建的代码执行先后顺序是 static 的部分， 然后才是构造函数等等。 所以在对象初始化之前 static 的部分已经执行了， 如果你在静态部分引用的泛型， 那么毫无疑问虚拟机根本不知道是什么东西， 因为这个时候类还没有初始化
public class Restrict<T> {private T data;//不能实例化类型变量
// public Restrict() {
// this.data = new T();
// }//静态域或者方法里不能引用类型变量//private static T instance;//静态方法 本身是泛型方法就行private static <T> T getInstance(){return null;}public static void main(String[] args) {//Restrict<double> //不能用基本类型实例化类型参数Restrict<Double> restrict = new Restrict<>();// if(restrict instanceof Restrict<Double>)//运行时类型查询只适用于原始类型
// if(restrict instanceof Restrict<T>)Restrict<String> restrictString= new Restrict<>();System.out.println(restrict.getClass()==restrictString.getClass());System.out.println(restrict.getClass().getName());System.out.println(restrictString.getClass().getName());Restrict<Double>[] restrictArray;//Restrict<Double>[100] restrictArray; //不能创建参数化类型的数组//Restrict<Double>[] restricts = new Restrict<Double>[10];//ArrayList<String>[] list1 = new ArrayList<String>[10];//ArrayList<String>[] list2 = new ArrayList[10];}
}
输出：
不能捕获泛型类的实例:
public class ExceptionRestrict {/*泛型类不能extends Exception/Throwable*///private class Problem<T> extends Exception;/*不能捕获泛型类对象*/
// public <T extends Throwable> void doWork(T x){
// try{
//
// }catch(T x){
// //do sth;
// }
// }//但是却可以利用继承public <T extends Throwable> void doWorkSuccess(T x) throws T{try{}catch(Throwable e){throw x;}}
}
1.6 泛型类型的继承规则
现在我们有一个类和子类
public class Employee {private String firstName;private String secondName;public String getFirstName() {return firstName;}public void setFirstName(String firstName) {this.firstName = firstName;}public String getSecondName() {return secondName;}public void setSecondName(String secondName) {this.secondName = secondName;}
}
public class Worker extends Employee {
}
有一个泛型类
public class Pair<T> {
请问 Pair< Employee>和 Pair< Worker>是继承关系吗？
答案： 不是， 他们之间没有什么关系
但是泛型类可以继承或者扩展其他泛型类， 比如 List 和 ArrayList
public class Pair<T> {private T one;private T two;public T getOne() {return one;}public void setOne(T one) {this.one = one;}public T getTwo() {return two;}public void setTwo(T two) {this.two = two;}private static <T> void set(Pair<Employee> p){}public static void main(String[] args) {//Pair<Employee>和Pair<Worker>没有任何继承关系Pair<Employee> employeePair = new Pair<>();Pair<Worker> workerPair = new Pair<>();Employee employee = new Worker();// Pair<Employee> employeePair2 = new Pair<Worker>();Pair<Employee> pair = new ExtendPair<>();set(employeePair);//set(workerPair);}/*泛型类可以继承或者扩展其他泛型类，比如List和ArrayList*/private static class ExtendPair<T> extends Pair<T>{}
}
1.7 通配符类型
现在我们有继承关系的类
public class Fruit {
public class Apple extends Fruit {
public class Orange extends Fruit {
public class HongFuShi extends Apple {
有一个泛型类和一个方法
public class GenericType<T> {
public static void print(GenericType<Fruit> p){System.out.println(p.getData().getColor());}
则会产生这种情况：
为解决这个问题， 于是提出了一个通配符类型 ?
有两种使用方式：
？ extends X 表示类型的上界， 类型参数是 X 的子类
？ super X 表示类型的下界， 类型参数是 X 的超类
这两种 方式从名字上来看， 特别是 super， 很有迷惑性， 下面我们来仔细辨析这两种方法。
1.7.1 ？extends X:
表示传递给方法的参数， 必须是 X 的子类（包括 X 本身)
public static void print2(GenericType<? extends Fruit> p){System.out.println(p.getData().getColor());}public static void use2(){GenericType<Fruit> a = new GenericType<>();print2(a);GenericType<Orange> b = new GenericType<>();print2(b);GenericType<? extends Fruit> c = b;}
但是对泛型类 GenericType 来说， 如果其中提供了 get 和 set 类型参数变量的方法的话， set 方法是不允许被调用的， 会出现编译错误。
public class GenericType<T> {private T data;public T getData() {return data;}public void setData(T data) {this.data = data;}
}
get 方法则没问题， 会返回一个 Fruit 类型的值。
为何？
道理很简单， ？ extends X 表示类型的上界， 类型参数是 X 的子类， 那么可以肯定的说， get 方法返回的一定是个 X（不管是 X 或者 X 的子类） 编译器是可以确定知道的。 但是 set 方法只知道传入的是个 X， 至于具体是 X 的那个子类，不知道。
总结：主要用于安全地访问数据， 可以访问 X 及其子类型， 并且不能写入非null 的数据。
1.7.2 ？super X:
表示传递给方法的参数， 必须是 X 的超类（包括 X 本身）
public static void printSuper(GenericType<? super Apple> p){System.out.println(p.getData());}public static void useSuper(){GenericType<Fruit> fruitGenericType = new GenericType<>();GenericType<Apple> appleGenericType = new GenericType<>();GenericType<HongFuShi> hongFuShiGenericType = new GenericType<>();GenericType<Orange> orangeGenericType = new GenericType<>();printSuper(fruitGenericType);printSuper(appleGenericType);
// printSuper(hongFuShiGenericType); //报错
// printSuper(orangeGenericType); //报错//表示GenericType的类型参数的下界是AppleGenericType<? super Apple> x = new GenericType<>();x.setData(new Apple());x.setData(new HongFuShi());//x.setData(new Fruit());//不允许Object data = x.getData();}
但是对泛型类 GenericType 来说， 如果其中提供了 get 和 set 类型参数变量的方法的话， set 方法可以被调用的， 且能传入的参数只能是 X 或者 X 的子类。
get 方法只会返回一个 Object 类型的值。why?
？ super X 表示类型的下界， 类型参数是 X 的超类（ 包括 X 本身） ， 那么可以肯定的说， get 方法返回的一定是个 X 的超类， 那么到底是哪个超类？ 不知道， 但是可以肯定的说， Object 一定是它的超类， 所以 get 方法返回 Object。
编译器是可以确定知道的。 对于 set 方法来说， 编译器不知道它需要的确切类型，但是 X 和 X 的子类可以安全的转型为 X。
总结：主要用于安全地写入数据， 可以写入 X 及其子类型。
1.7.3 无限定的通配符 ?
表示对类型没有什么限制， 可以把 ？看成所有类型的父类， 如 Pair< ?>；
比如：
ArrayList< T> al=new ArrayList< T>(); 指定集合元素只能是 T 类型
ArrayList<?> al=new ArrayList<?>();集合元素可以是任意类型， 这种没有意义，
一般是方法中， 只是为了说明用法。
在使用上：
？ getFirst() ： 返回值只能赋给 Object， ；
void setFirst(?) ： setFirst 方法不能被调用， 甚至不能用 Object 调用；
1.8 虚拟机是如何实现泛型的？
泛型思想早在 C++语言的模板（ Template） 中就开始生根发芽， 在 Java 语言处于还没有出现泛型的版本时， 只能通过 Object 是所有类型的父类和类型强制转换两个特点的配合来实现类型泛化。 ， 由于 Java 语言里面所有的类型都继承于 java.lang.Object， 所以 Object 转型成任何对象都是有可能的。 但是也因为有无限的可能性， 就只有程序员和运行期的虚拟机才知道这个 Object 到底是个什么类型的对象。 在编译期间， 编译器无法检查这个 Object 的强制转型是否成功，如果仅仅依赖程序员去保障这项操作的正确性， 许多 ClassCastException 的风险
就会转嫁到程序运行期之中。
泛型技术在 C#和 Java 之中的使用方式看似相同， 但实现上却有着根本性的分歧， C#里面泛型无论在程序源码中、 编译后的 IL 中（ Intermediate Language，中间语言， 这时候泛型是一个占位符） ， 或是运行期的 CLR 中， 都是切实存在的，List＜int＞ 与 List＜String＞ 就是两个不同的类型， 它们在系统运行期生成， 有自己的虚方法表和类型数据， 这种实现称为类型膨胀， 基于这种方法实现的泛型称为真实泛型。
Java 语言中的泛型则不一样， 它只在程序源码中存在， 在编译后的字节码文件中， 就已经替换为原来的原生类型（ Raw Type， 也称为裸类型） 了， 并且在相应的地方插入了强制转型代码， 因此， 对于运行期的 Java 语言来说， ArrayList＜int＞ 与 ArrayList＜String＞ 就是同一个类， 所以泛型技术实际上是 Java 语言的一颗语法糖， Java 语言中的泛型实现方法称为类型擦除， 基于这种方法实现的泛
型称为伪泛型。
将一段 Java 代码编译成 Class 文件， 然后再用字节码反编译工具进行反编译后， 将会发现泛型都不见了， 程序又变回了 Java 泛型出现之前的写法， 泛型类型都变回了原生类型
上面这段代码是不能被编译的， 因为参数 List＜Integer＞和 List＜String＞编译之后都被擦除了， 变成了一样的原生类型 List＜E＞， 擦除动作导致这两种方法的特征签名变得一模一样。
由于 Java 泛型的引入， 各种场景（虚拟机解析、 反射等） 下的方法调用都可能对原有的基础产生影响和新的需求， 如在泛型类中如何获取传入的参数化类型等。 因此， JCP 组织对虚拟机规范做出了相应的修改， 引入了诸如 Signature、
LocalVariableTypeTable 等新的属性用于解决伴随泛型而来的参数类型的识别问题， Signature 是其中最重要的一项属性， 它的作用就是存储一个方法在字节码层面的特征签名[3]， 这个属性中保存的参数类型并不是原生类型， 而是包括了参数化类型的信息。 修改后的虚拟机规范要求所有能识别 49.0 以上版本的 Class。文件的虚拟机都要能正确地识别 Signature 参数。
另外， 从 Signature 属性的出现我们还可以得出结论， 擦除法所谓的擦除，仅仅是对方法的 Code 属性中的字节码进行擦除， 实际上元数据中还是保留了泛型信息， 这也是我们能通过反射手段取得参数化类型的根本依据。
