Java Genrics 是 Java 5 中引入的最重要的功能之一。
如果您一直在使用Java Collections并使用版本 5 或更高版本，那么我确定您已经使用过它。
Java 中具有集合类的泛型非常容易，但是它提供了比仅创建集合类型更多的功能。
我们将在本文中尝试学习泛型的功能。如果我们使用专业术语，对泛型的理解有时会变得混乱，因此，我将尽量保持其简单易懂。
1. Java 中的泛型
Java 5 中添加了泛型，以提供编译时类型检查，并消除了ClassCastException使用集合类时常见的风险。整个收集框架都进行了重写，以使用泛型进行类型安全。让我们看看泛型如何帮助我们安全地使用集合类。
List list = new ArrayList();
list.add("abc");
list.add(new Integer(5));
for(Object obj : list){
String str=(String) obj;
}
上面的代码可以很好地编译，但是在运行时会引发ClassCastException，因为我们试图将列表中的对象强制转换为String，而其中一个元素是Integer类型。在Java 5之后，我们使用如下收集类。
List<String> list1 = new ArrayList<String>(); // java 7 ? List<String> list1 = new ArrayList<>();
list1.add("abc");
//list1.add(new Integer(5)); //编译错误
for(String str : list1){
//no type casting needed, avoids ClassCastException
}
请注意，在创建列表时，我们已指定列表中元素的类型为String。因此，如果我们尝试在列表中添加任何其他类型的对象，则该程序将引发编译时错误。还要注意，在循环中中，我们不需要列表中元素的类型转换，因此在运行时删除了ClassCastException。
2. Java通用类
我们可以使用泛型类型定义自己的类。泛型类型是通过类型进行参数化的类或接口。我们使用尖括号（<>）来指定类型参数。
为了了解其好处，我们假设有一个简单的类：
package com.journaldev.generics;
public class GenericsTypeOld {
private Object t;
public Object get() {
return t;
}
public void set(Object t) {
this.t = t;
}
public static void main(String args[]){
GenericsTypeOld type = new GenericsTypeOld();
type.set("Pankaj");
String str = (String) type.get(); //type casting, error prone and can cause ClassCastException
}
}
请注意，在使用此类时，我们必须使用类型转换，并且它可以在运行时产生ClassCastException。现在，我们将使用Java通用类替换如下所示的相同类。
package com.journaldev.generics;
public class GenericsType<T> {
private T t;
public T get(){
return this.t;
}
public void set(T t1){
this.t=t1;
}
public static void main(String args[]){
GenericsType<String> type = new GenericsType<>();
type.set("Pankaj"); //valid
GenericsType type1 = new GenericsType(); //raw type
type1.set("Pankaj"); //valid
type1.set(10); //valid and autoboxing support
}
}
注意main方法中GenericsType类的使用。我们不需要进行类型转换，并且可以在运行时删除ClassCastException。如果我们在创建时未提供类型，则编译器将发出警告，“ GenericsType是原始类型。
泛型类型GenericsType 的引用应参数化”。当我们不提供类型时，该类型就变成了类型Object，因此它允许String和Integer对象。但是，我们应始终尝试避免这种情况，因为在处理可能产生运行时错误的原始类型时，我们必须使用类型转换。
还要注意，它支持Java自动装箱。
3. Java通用接口
Comparable接口是接口中泛型的一个很好的例子，它写为：
package java.lang;
import java.util.*;
public interface Comparable<T> {
public int compareTo(T o);
}
以类似的方式，我们可以在Java中创建通用接口。我们也可以像Map界面具有多个类型参数。同样，我们也可以为参数化类型提供参数化值，例如**new HashMap<String, List>();**有效。
4. Java通用类型
Java通用类型命名约定可以帮助我们轻松理解代码，并且具有命名约定是Java编程语言的最佳实践之一。因此，泛型也带有自己的命名约定。通常，类型参数名称是单个大写字母，以可以实现与Java变量区分开。最常用的类型参数名称为：
- E –元素由Java Collections Framework广泛使用，例如ArrayList，Set等
- K –键（在Map中使用）
- N –数字
- T –类型
- V –值（在Map中使用）
- S，U，V等–第二，第三，第四类型
5. Java通用方法
有时我们不希望整个类都被参数化，在这种情况下，我们可以创建java泛型方法。由于构造函数是一种特殊的方法，因此我们也可以在构造函数中使用泛型类型。
这是一个显示Java泛型方法示例的类。
package com.journaldev.generics;
public class GenericsMethods {
//Java Generic Method
public static <T> boolean isEqual(GenericsType<T> g1, GenericsType<T> g2){
return g1.get().equals(g2.get());
}
public static void main(String args[]){
GenericsType<String> g1 = newGenericsType<>();
g1.set("Pankaj");
GenericsType<String> g2 = new GenericsType<>();
g2.set("Pankaj");
boolean isEqual = GenericsMethods.<String>isEqual(g1, g2);
//above statement can be written simply as
isEqual = GenericsMethods.isEqual(g1, g2);
//This feature, known as type inference, allows you to invoke a generic method as an ordinary method, without specifying a type between angle brackets.
//Compiler will infer the type that is needed
}
}
注意的isEqual方法签名显示了在方法中使用泛型类型的语法。另外，请注意如何在我们的Java的程序中使用这些方法。我们可以在调用这些方法时指定类型，也可以像普通方法一样调用它们。Java编译器足够聪明，可以确定要使用的变量的类型，这种功能称为类型变量。
6. Java泛型绑定类型参数
假设我们要限制可以在参数化类型中使用的对象的类型，例如在比较两个对象的方法中，并且我们要确保接受的对象是可比较的。要声明一个有界的类型参数，请列出类型参数的名称，然后列出扩展关键字，再加上其上限，以下下面的方法。
public static <T extends Comparable<T>> int compare(T t1, T t2){
return t1.compareTo(t2);
}
这些方法的调用与无界方法类似，不同之处在于，如果我们尝试使用任何非Comparable的类，则引发编译时错误。
绑定类型参数可以与方法以及类和接口一起使用。
Java泛型也支持多个范围，即。在这种情况下，A可以是接口或类。如果A是类，则B和C应该是接口。在多个范围内，我们不能有多个类。
7. Java泛型和继承
我们知道，如果A是B的子类，则Java继承允许我们将变量A分配给另一个变量B。因此，我们可能认为可以将A的任何泛型类型分配给B的泛型类型，但事实并非如此。让我们用一个简单的程序看看。
package com.journaldev.generics;
public class GenericsInheritance {
public static void main(String[] args) {
String str = "abc";
Object obj = new Object();
obj=str; // works because String is-a Object, inheritance in java
MyClass<String> myClass1 = new MyClass<String>();
MyClass<Object> myClass2 = new MyClass<Object>();
//myClass2=myClass1; // compilation error since MyClass<String> is not a MyClass<Object>
obj = myClass1; // MyClass<T> parent is Object
}
public static class MyClass<T>{}
}
我们永久将MyClass 变量分配给MyClass 变量，因为它们不相关，实际上MyClass 的父对象是Object。
8. Java通用类和子类型
我们可以通过扩展或实现来泛型一个通用类或接口。一个类或接口的类型参数与另一类或接口的类型参数之间的关系由extend和实现子句确定。
例如，ArrayList 实现了扩展Collection 的List ，因此ArrayList 是List 的子类型，而List 是Collection 的子类型。
只要不更改type参数，子类型关系就会保留，下面显示了多个type参数的示例。
interface MyList<E,T> extends List<E>{
}
List 的子类型可以是MyList ，MyList 等。
9. Java通用通配符
问号（？）是泛型中的通配符，表示未知类型。通配符可以用作参数，字段或局部变量的类型，有时还可以用作返回类型。在调用通用方法或实例化通用类时，不能使用通配符。在以下各节中，我们将学习上界通配符，下界通配符和通配符捕获。
9.1）Java泛型上界通配符
上限通配符用于在方法中放宽对变量类型的限制。假设我们要编写一个将返回列表中数字总和的方法，那么我们的实现将是这样的。
现在，上述实现的问题在于它不适用于Integers或Doubles，因为我们知道List 和List 不相关，这在使用高层通配符时很有用。我们将通用通配符与extends关键字和上级类或接口一起使用，这将允许我们传递上级子类类型的参数。
public static double sum(List<Number> list){
double sum = 0;
for(Number n : list){
sum += n.doubleValue();
}
return sum;
}
可以像下面的程序一样修改上面的实现。
package com.journaldev.generics;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class GenericsWildcards {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> ints = new ArrayList<>();
ints.add(3); ints.add(5); ints.add(10);
double sum = sum(ints);
System.out.println("Sum of ints="+sum);
}
public static double sum(List<? extends Number> list){
double sum = 0;
for(Number n : list){
sum += n.doubleValue();
}
return sum;
}
}
就像按照接口编写代码一样，在上述方法中，我们可以使用上限类号码的所有方法。请注意，对于上界列表，除空之外，我们不允许将任何对象添加到列表中。如果我们尝试在sum方法内将元素添加到列表中，则该程序将无法编译。
9.2）Java泛型无限制通配符
有时，我们希望通用方法适用于所有类型，在这种情况下，可以使用无界通配符。与使用<？extends Object>。
public static void printData(List<?> list){
for(Object obj : list){
System.out.print(obj + "::");
}
}
我们可以为PrintData方法提供List 或List 或任何其他类型的Object列表参数。与上限列表类似，我们可以在列表中添加任何内容。
9.3）Java泛型下界通配符
假设我们要在方法中将整体添加到整数列表中，我们可以将参数类型保持为List，但可以与Integers捆绑在一起，而List 和List 也可以容纳整数，因此我们可以使用下限通配符来实现。我们使用超级关键字和下限类的泛型通配符（？）来实现此目的。
我们可以传递下界或下界的任何超类型作为参数，在这种情况下，java编译器允许将下界对象类型添加到列表中。
public static void addIntegers(List<? super Integer> list){
list.add(new Intege(50));
}
10.使用泛型通配符进行子类型化
List<? extends Integer> intList = new ArrayList<>();
List<? extends Number> numList = intList; // OK. List<? extends Integer> is a subtype of List<? extends Number>
11. Java泛型类型重构
添加了Java泛型以在编译时提供类型检查，并且在运行时没有使用，因此Java编译器使用类型更改功能删除字节码中的所有泛型类型检查代码，并在必要时插入类型转换。类型定义可确保不会为参数化类型创建新的类；因此，泛型不会产生运行时浪费。
例如，如果我们有如下通用类；
public class Test<T extends Comparable<T>> {
private T data;
private Test<T> next;
public Test(T d, Test<T> n) {
this.data = d;
this.next = n;
}
public T getData() { return this.data; }
}
Java编译器用第一个绑定接口Comparable替换有界类型参数T，如下代码：
public class Test {
private Comparable data;
private Test next;
public Node(Comparable d, Test n) {
this.data = d;
this.next = n;
}
public Comparable getData() { return data; }
}
12.泛型常见问题解答
12.1）为什么我们在Java中使用泛型？
泛型提供了强大的编译时类型检查，并降低了ClassCastException和显式对象转换的风险。
12.2）泛型中的T是什么？
我们使用创建通用类，接口和方法。我们在使用T时将其替换为实际类型。
12.3）泛型如何在Java中工作？
通用代码可确保类型安全。编译器使用类型预先在编译时删除所有类型参数，以减少运行时的重载。
13. Java泛型–进一步阅读
- 泛型不支持子类型，因此List numbers = new ArrayList();将不进行编译
- 我们无法创建通用副本，因此**List[] array = new ArrayList[10]**无法编译
这是所有的Java泛型，Java泛型是非常庞大的，需要大量的时间来了解和有效地使用它。本文提供了泛型的基本细节，以及如何使用泛型来扩展程序的类型安全性。
