泛型

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1 泛型概念的提出（为什么需要泛型？）

1.1 首先，我们看下下面这段简短的代码:

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("qqyumidi");
        list.add("corn");
        list.add(100);

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String name = (String) list.get(i); // 1
            System.out.println("name:" + name);
        }
    }
}

　　定义了一个List类型的集合，先向其中加入了两个字符串类型的值，随后加入一个Integer类型的值。这是完全允许的，因为此时list默认的类型为Object类型。在之后的循环中，由于忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值或其他编码原因，很容易出现类似于//1中的错误。因为编译阶段正常，而运行时会出现“java.lang.ClassCastException”异常。因此，导致此类错误编码过程中不易发现。

1.2 在上述编码过程中，主要存在两个问题：

• 当我们将一个对象放入类似的raw Type中，集合并没有记录对象的具体类型，都当作object类型处理，该对象编译时按照object处理，但其运行时仍然为本身初始类型
• 因此//1处取出的对象，需要强制转换到具体的目标类型，进行处理。但容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。

1.3 此问题解决方法：

• 利用instanceof来判断类型

import java.util.*;

public class GenericTesst {

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("qqyumidi");
        list.add("corn");
        list.add(100);

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if(list.get(i) instanceof Integer){
                String name = ((Integer) list.get(i)).toString(); // 1
                 System.out.println("name:" + name);
            }else if(list.get(i) instanceof String){
                String  name = (String) list.get(i); // 1
                 System.out.println("name:" + name);
            }
           
        }
    }
}

• 利用getClass()

import java.util.*;

public class GenericTesst {

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("qqyumidi");
        list.add("corn");
        list.add(100);
        
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if(list.get(i).getClass().equals(Integer.class)){
                String name = ((Integer) list.get(i)).toString(); // 1
                 System.out.println("name:" + name);
            }else if(list.get(i).getClass().equals(String.class)){
                String  name = (String) list.get(i); // 1
                 System.out.println("name:" + name);
            }
           
        }
    }
}

• 利用泛型

2 泛型定义（什么是泛型？）

泛型，即参数化类型，类似于函数的形参与实参；在类型定义时将类型定义为类型形参，而在类型使用时利用类型实参来进行使用。

2.1 从源码中看看List接口是如何定义的

public interface List<E> extends Collection<E> {

    int size();

    boolean isEmpty();

    boolean contains(Object o);

    Iterator<E> iterator();

    Object[] toArray();

    <T> T[] toArray(T[] a);

    boolean add(E e);

    boolean remove(Object o);

    boolean containsAll(Collection<?> c);

    boolean addAll(Collection<? extends E> c);

    boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);

    boolean removeAll(Collection<?> c);

    boolean retainAll(Collection<?> c);

    void clear();

    boolean equals(Object o);

    int hashCode();

    E get(int index);

    E set(int index, E element);

    void add(int index, E element);

    E remove(int index);

    int indexOf(Object o);

    int lastIndexOf(Object o);

    ListIterator<E> listIterator();

    ListIterator<E> listIterator(int index);

    List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);
}

我们可以看到，在List接口中采用泛型化定义之后，<E>中的E表示类型形参，可以接收具体的类型实参，并且此接口定义中，凡是出现E的地方均表示相同的接受自外部的类型实参。

2.2 利用泛型重写上述代码

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {
        /*
        List list = new ArrayList();
        list.add("qqyumidi");
        list.add("corn");
        list.add(100);
        */

        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("qqyumidi");
        list.add("corn");
        //list.add(100);   // 1  提示编译错误

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String name = list.get(i); // 2
            System.out.println("name:" + name);
        }
    }
}

利用泛型能够使List记录添加对象的具体类型，从而保证编译与运行时的一致

3 自定义泛型接口、泛型类及泛型方法

3.1 自定义泛型接口

//定义接口
interface Operatable<T>{
     <T> T add(T t1, T t2);
}

3.2 自定义泛型类型

//类型的定义，该类型中可以装入多种类型的对象
class Box<T>{

    private T data ;
    
    public Box() {

    }
    
    public Box(T data) {
        setData(data);
    }

    public T getData() {
        return data;
    }

    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }
}

3.3 自定义泛型方法

 static  <T> T getData(T t1){
        return t1;
}

3.3 对于不同传入的类型实参，生成的相应对象实例类型是不是一样呢？

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<String> name = new Box<String>("corn");
        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);

        System.out.println("name class:" + name.getClass());      // com.qqyumidi.Box
        System.out.println("age class:" + age.getClass());        // com.qqyumidi.Box
        System.out.println(name.getClass() == age.getClass());    // true

    }

}

由此，说明不同传入的类型实参，并没有生成不同的类型，传入不同泛型实参的泛型类在内存上只有一个，即还是原来的最基本的类型。

究其原因，在于Java中的泛型这一概念提出的目的，导致其只是作用于代码编译阶段，在编译过程中，对于正确检验泛型结果后，会将泛型的相关信息擦出，也就是说，成功编译过后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不会进入到运行时阶段。

对此总结成一句话：泛型类型在逻辑上看以看成是多个不同的类型，实际上都是相同的基本类型。

4 类型通配符

4.1 逻辑上Box<Number>不能视为Box<Integer>的父类

　　接着上面的结论，我们知道，Box<Number>和Box<Integer>实际上都是Box类型，现在需要继续探讨一个问题，那么在逻辑上，类似于Box<Number>和Box<Integer>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢？

public class GenericTesst {

    public static void main(String[] args) {

        Box<Integer> a = new Box<Integer>(712);
        Box<Number> b = a;  // 1
        Box<Float> f = new Box<Float>(3.14f);
        getData(f);        // 2

    }

    public static void getData(Box<Number> data) {
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }

}

class Box<T> {

    private T data;

    public Box() {

    }

    public Box(T data) {
        setData(data);
    }

    public T getData() {
        return data;
    }

    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }

}

这个例子中，显然//1和//2处肯定会出现错误提示的。由此我们可以使用反证法来说明：在逻辑上Box<Number>不能视为Box<Integer>的父类。

4.2 类型通配符

　　类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型形参。注意了，此处是类型形参，而不是类型实参！且Box<?>在逻辑上是Box<Integer>、Box<Number>...等所有Box<具体类型实参>的父类。由此，我们依然可以定义泛型方法，来完成此类需求。

public class GenericTest {

    public static void main(String[] args) {

        Box<String> name = new Box<String>("corn");
        Box<Integer> age = new Box<Integer>(712);
        Box<Number> number = new Box<Number>(314);

        getData(name);
        getData(age);
        getData(number);
        
        //getUpperNumberData(name); // 1
        getUpperNumberData(age);    // 2
        getUpperNumberData(number); // 3
    }

    public static void getData(Box<?> data) {
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }
    
    public static void getUpperNumberData(Box<? extends Number> data){
        System.out.println("data :" + data.getData());
    }

}

类型通配符上限通过形如Box<? extends Number>形式定义，相对应的，类型通配符下限为Box<? super Number>形式，其含义与类型通配符上限正好相反，