Java泛型

泛型（generics）出现的主要原因是为了创建容器类。泛型本质上是将数据类型参数化，它通过类型擦除的方式来实现。

泛型是 JDK 5 中引入的一个新特性，泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。

泛型方法

泛型方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。

下面是定义泛型方法的规则：

• 所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前（在下面例子中的 <E>）。
• 每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。
• 类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。
• 泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用型类型，不能是原始类型（像 int、double、char 等）。

java 中泛型标记符：

• E - Element (在集合中使用，因为集合中存放的是元素)
• T - Type（Java 类）
• K - Key（键）
• V - Value（值）
• N - Number（数值类型）
• ？ - 表示不确定的 java 类型

例子：

public class GenericMethodTest
{
   // 泛型方法 printArray                         
   public static <E> void printArray(E[] inputArray )
   {
      // 输出数组元素            
         for (E element : inputArray ){        
            System.out.printf( "%s ", element );
         }
         System.out.println();
    }
 
    public static void main( String args[] )
    {
        // 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
        Integer[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Double[] doubleArray = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 };
        Character[] charArray = { 'H', 'E', 'L', 'L', 'O' };
 
        System.out.println( "整型数组元素为:" );
        printArray( intArray  ); // 传递一个整型数组
 
        System.out.println( "\n双精度型数组元素为:" );
        printArray( doubleArray ); // 传递一个双精度型数组
 
        System.out.println( "\n字符型数组元素为:" );
        printArray( charArray ); // 传递一个字符型数组
    } 
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

整型数组元素为:
1 2 3 4 5 

双精度型数组元素为:
1.1 2.2 3.3 4.4 

字符型数组元素为:
H E L L O 

有界的类型参数:

可能有时候，你会想限制那些被允许传递到一个类型参数的类型种类范围。例如，一个操作数字的方法可能只希望接受 Number 或者Number 子类的实例。这就是有界类型参数的目的。

要声明一个有界的类型参数，首先列出类型参数的名称，后跟extends关键字，最后紧跟它的上界。

实例

public class MaximumTest
{
   // T 所代表的类继承了 Comparable<T>
   public static <T extends Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z)
   {                     
      T max = x;
      if ( y.compareTo(max) > 0 ){
         max = y;
      }
      if ( z.compareTo(max) > 0 ){
         max = z;          
      }
      return max;
   }
   public static void main( String args[] )
   {
      System.out.printf( "%d, %d 和 %d 中最大的数为 %d\n\n",
                   3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ) );
 
      System.out.printf( "%.1f, %.1f 和 %.1f 中最大的数为 %.1f\n\n",
                   6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ) );
 
      System.out.printf( "%s, %s 和 %s 中最大的数为 %s\n","pear",
         "apple", "orange", maximum( "pear", "apple", "orange" ) );
   }
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

3, 4 和 5 中最大的数为 5

6.6, 8.8 和 7.7 中最大的数为 8.8

pear, apple 和 orange 中最大的数为 pear

泛型类

泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

举例：

public class Box<T> {
   
  private T t;
 
  public void add(T t) {
    this.t = t;
  }
 
  public T get() {
    return t;
  }
 
  public static void main(String[] args) {
    Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
    Box<String> stringBox = new Box<String>();
 
    integerBox.add(new Integer(10));
    stringBox.add(new String("菜鸟教程"));
 
    System.out.printf("整型值为 :%d\n\n", integerBox.get());
    System.out.printf("字符串为 :%s\n", stringBox.get());
  }
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

整型值为 :10

字符串为 :菜鸟教程

类型通配符

⭐ 1 类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型参数。

例如 List<?> 在逻辑上是 List<String>,List<Integer> 等所有 List<具体类型实参> 的父类。

import java.util.*;
 
public class GenericTest {
     
    public static void main(String[] args) {
        List<String> name = new ArrayList<String>();
        List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
        List<Number> number = new ArrayList<Number>();
        
        name.add("icon");
        age.add(18);
        number.add(314);
 
        getData(name);
        getData(age);
        getData(number);
       
   }
 
   public static void getData(List<?> data) {
      System.out.println("data :" + data.get(0));
   }
}

⭐ 2. 类型通配符上限通过形如 List 来定义，如此定义就是通配符泛型值接受 Number 及其下层子类类型。

import java.util.*;
 
public class GenericTest {
     
    public static void main(String[] args) {
        List<String> name = new ArrayList<String>();
        List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
        List<Number> number = new ArrayList<Number>();
        
        name.add("icon");
        age.add(18);
        number.add(314);
 
        //getUperNumber(name);// 此处出现错误，因为 getUperNumber() 方法中的参数已经限定了参数泛型上限为 Number，所以泛型为 String 是不在这个范围之内，所以会报错。
        getUperNumber(age);//2
        getUperNumber(number);//3
       
   }
 
   public static void getData(List<?> data) {
      System.out.println("data :" + data.get(0));
   }
   
   public static void getUperNumber(List<? extends Number> data) {
          System.out.println("data :" + data.get(0));
       }
}

⭐ 3. 类型通配符下限通过形如 List<? super Number> 来定义，表示类型只能接受 Number 及其上层父类类型，如 Object 类型的实例。

public static <T extends Comparable<? super T>> List<T> topN(List<T> list, int n) {
    if (list.size() <= n) {
        return list;
    }
    PriorityQueue<T> pq = new PriorityQueue<>(n);
    for (T t : list) {
        if (pq.size() < n) {
            pq.add(t);
            continue;
        }
        T smallest = pq.peek();
        if (t.compareTo(smallest) > 0) {
            pq.poll();
            pq.add(t);
        }
    }
    List<T> result = new ArrayList<>(pq);
    result.sort(Collections.reverseOrder());
    return result;
}

指定类型 T 必须是实现了 Comparable 接口，且 Comparable 接口的类型参数是 T 或 T 的父类。 T extends Comparable<? super T> 表示类型T必须满足以下两个条件：

1. T 必须实现 Comparable 接口，即 T 必须具有比较大小的能力。
2. Comparable 接口的类型参数必须是 T 或 T 的父类。这是为了确保 T 的对象可以与其他类型的对象进行比较，而不仅仅是与自身类型的对象进行比较。

public static <T extends Comparable<? super T>> List<T> topN(List<T> list, int n) {
    ...
}

T extends Comparable<? extends T> 表示类型T必须满足以下两个条件：

1. T 必须实现 Comparable 接口，即 T 必须具有比较大小的能力。
2. Comparable 接口的类型参数必须是 T 或 T 的子类。这是为了确保 T 的对象可以与其子类对象进行比较。

这种写法允许类型T的对象与其子类对象进行比较，从而提供更大的灵活性。例如，如果 T 是 Number 类的子类，那么T extends Comparable<? extends T>可以确保 T 的对象可以与 Integer、Double 等子类对象进行比较。

类型擦除

Java 的泛型是伪泛型，这是因为 Java 在运行期间，所有的泛型信息都会被擦掉，这也就是通常所说类型擦除 。

List<Integer> list = new ArrayList<>();

list.add(12);
//这里直接添加会报错
list.add("a");
Class<? extends List> clazz = list.getClass();
Method add = clazz.getDeclaredMethod("add", Object.class);
//但是通过反射添加是可以的
//这就说明在运行期间所有的泛型信息都会被擦掉
add.invoke(list, "kl");
System.out.println(list);