什么是Java的泛型

这篇文章主要介绍“什么是Java的泛型”，在日常操作中，相信很多人在什么是Java的泛型问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”什么是Java的泛型”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！

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最近技术交流群里，有朋友问：Object和泛型T有啥区别。回答完问题，不禁在想，面试在即，还有那么多朋友不了泛型?是时候给大家整理一篇泛型相关的文章了，一篇文章全面搞定泛型，让大家再也不愁面试或实践中泛型相关的问题了。

什么是泛型

泛型是在JDK 5时就引入的新特性，也就是“参数化类型”，通俗来讲就是将原来的具体类型通过参数化来定义，使用或调用时再传入具体的类型(类型实参)。

泛型的本质是为了参数化类型(在不创建新类型的前提下，通过泛型指定的不同类型来控制形参具体的类型)。在泛型使用过程中，操作的数据类型被指定为一个参数，这种参数类型可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

为什么使用泛型

未使用泛型时，可以通过Object来实现参数的“任意化”，但这样做的缺点就是需要显式的强制类型转换，这就需要开发者知道实际的类型。

而强制类型转换是会出现错误的，比如Object将实际类型为String，强转成Integer。编译期是不会提示错误的，而在运行时就会抛出异常，很明显的安全隐患。

Java通过引入泛型机制，将上述的隐患提前到编译期进行检查，开发人员既可明确的知道实际类型，又可以通过编译期的检查提示错误，从而提升代码的安全性和健壮性。

使用泛型前后的对比

拿一个经典的例子来演示一下未使用泛型会出现的问题。

List list = new ArrayList(); list.add(1); list.add("zhuan2quan"); list.add("程序新视界");  for (int i = 0; i < list.size(); i++) {     String value = (String) list.get(i);     System.out.println("value=" + value); }

上述代码在编译器并不会报任何错误，但当执行时会抛出如下异常：

java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String

那么，是否可以在编译器就解决这个问题，而不是在运行期抛出异常呢?泛型应运而生。上述代码通过泛型来写之后，变成如下形式：

List list = new ArrayList<>(); list.add(1); list.add("zhuan2quan"); list.add("程序新视界");  for (String value : list) {     System.out.println("value=" + value); }

可以看出，代码变得更加清爽简单，而且list.add(1)这行代码在IDE中直接会提示错误信息：

Required type: String Provided: int

提示错误信息便是泛型对向List中添加的数据产生了约束，只能是String类型。

泛型中通配符

在使用泛型时经常会看到T、E、K、V这些通配符，它们代表着什么含义呢?

本质上它们都是通配符，并没有什么区别，换成A-Z之间的任何字母都可以。不过在开发者之间倒是有些不成文的约定：

• T (type) 表示具体的一个java类型;

• K V (key value) 分别代表java键值中的Key Value;

• E (element) 代表Element;

为什么Java的泛型是假泛型

为了做到向下兼容，Java中的泛型仅仅是一个语法糖，并不是C++那样的真泛型。

还是上面的例子，在直接向泛型为String的List中添加int类型会提示错误：

List list = new ArrayList<>(); list.add(1);

针对上述代码，我们采用反射间接地调用add方法：

@Test public void test3() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {     List list = new ArrayList<>();     list.add(1);     Method add = list.getClass().getMethod("add", Object.class);     add.invoke(list,"程序新视界");     System.out.println(list);     System.out.println(list.get(1)); }

执行上述代码，我们发现程序并没有抛出异常，正常打印出入：

[1, 程序新视界] 程序新视界

原本只能装入Integer的List，成功装入了一个String类型的值。由此可见，所谓的泛型确实是假泛型。

同时，我们还可以通过字节码来证明。拿上面使用了泛型的实例代码，通过javap -c命令来看看字节码：

Code:        0: new           #2                  // class java/util/ArrayList        3: dup        4: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."":()V        7: astore_1        8: aload_1        9: ldc           #6                  // String zhuan2quan       11: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z       16: pop       17: aload_1       18: ldc           #7                  // String 程序新视界       20: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z       25: pop       26: aload_1       27: invokeinterface #18,  1           // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;       32: astore_2       33: aload_2       34: invokeinterface #19,  1           // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z       39: ifeq          80

从字节码中可以看出，List.add方法本质上就是一个Object。再次证明，Java的泛型仅仅在编译期有效，在运行期则会被擦除，也就是说所有的泛型参数类型在编译后都会被清除掉。这就是我们经常说的类型擦除。

因此，也可以说：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。

泛型的定义与使用

泛型有三类，分别为：泛型类、泛型接口、泛型方法。

在学习这三种类型的泛型使用场景之前，我们需要明确一个基本准则，那就是泛型的声明通常都是通过<>配合大写字母来定义的，比如。只不过不同类型，声明的位置不同，使用的方式也有所不同。

泛型类

泛型类的语法形式：

class name { /* ... */ }

泛型类的声明和非泛型类的声明类似，只是在类名后面添加了类型参数声明部分。由尖括号(<>)分隔的类型参数部分跟在类名后面。它指定类型参数(也称为类型变量)T1，T2，...和  Tn。一般将泛型中的类名称为原型，而将<>指定的参数称为类型参数。

使用示例：

// T为任意标识，比如用T、E、K、V等表示泛型 public class Foo {      // 泛化的成员变量，T的类型由外部指定     private T info;      // 构造方法类型为T，T的类型由外部指定     public Foo(T info){         this.info = info;     }      // 方法返回值类型为T，T的类型由外部指定     public T getInfo() {         return info;     }      public static void main(String[] args) {         // 实例化泛型类时，必须指定T的具体类型，这里为String。         // 传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，这里为String。         Foo foo = new Foo<>("程序新视界");         System.out.println(foo.getInfo());     } }

当然，上述示例中在使用泛型类时也可以不指定实际类型，语法上支持，那么此时与未定义泛型一样，不推荐这种方式。

Foo foo11 = new Foo(1);

比如上述写法，也是可行的，但时区了定义泛型的意义了。

泛型接口

泛型接口的声明与泛型类一致，泛型接口语法形式：

public interface Context {     T getContext(); }

泛型接口有两种实现方式：子类明确声明泛型类型和子类不明确声明泛型类型。

先看子类明确声明泛型类型的示例：

// 实现泛型接口时已传入实参类型，则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型 public class TomcatContext implements Context {     @Override     public String getContext() {         return "Tomcat";     } }

子类不明确声明泛型类型：

// 未传入泛型实参时，与泛型类的定义相同，在声明类的时候，需将泛型的声明也一起加到类中 public class SpringContext implements Context{     @Override     public T getContext() {         return null;     } }

当然，还有一种情况，就是我们把定义为泛型的类像前面讲的一样当做普通类使用。

上面的示例中泛型参数都是一个，当然也可以指定两个或多个：

public interface GenericInterfaceSeveralTypes< T, R > {     R performAction( final T action ); }

多个泛型参数可以用逗号(,)进行分割。

泛型方法

泛型类是在实例化类时指明泛型的具体类型;泛型方法是在调用方法时指明泛型的具体类型。泛型方法可以是普通方法、静态方法、抽象方法、final修饰的方法以及构造方法。

泛型方法语法形式如下：

public  T func(T obj) {}

尖括号内为类型参数列表，位于方法返回值T或void关键字之前。尖括号内定义的T，可以用在方法的任何地方，比如参数、方法内和返回值。

protected abstract R performAction( final T action );   static R performActionOn( final Collection< T > action ) {     final R result = ...;     // Implementation here     return result; }

上述实例中可以看出泛型方法同样可以定义多个泛型类型。

再看一个示例代码：

public class GenericsMethodDemo1 {      //1、public与返回值中间，声明此方法的泛型类型。     //2、只有声明了的方法才是泛型方法，泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。     //3、表明该方法将使用泛型类型T，此时才可以在方法中使用泛型类型T。     //4、T可以为任意标识，如T、E、K、V等。     public static  T printClass(T obj) {         System.out.println(obj);         return obj;     }      public static void main(String[] args) {         printClass("abc");         printClass(123);     } }

需要注意的是，泛型方法与类是否是泛型无关。另外，静态方法无法访问类上定义的泛型;如果静态方法操作的引用数据类型不确定的时候，必须要将泛型定义在方法上。

上述示例中如果GenericsMethodDemo1定义为GenericsMethodDemo1，则printClass方法是无法直接使用到类上的T的，只能像上面代码那样访问自身定义的T。

泛型方法与普通方法区别

下面，我们对比一下泛型方法和非泛型方法的区别：

// 方法一 public T getKey(){     return key; }  // 方法二 public  T showKeyName(T t){     return t; }

其中方法一虽然使用了T这个泛型声明，但它用的是泛型类中定义的变量，因此这个方法并不是泛型方法。而像方法二中通过两个尖括号声明了T，这个才是真正的泛型方法。

对于方法二，还有一种情况，那就是类中也声明了T，那么该方法参数的T指的只是此方法的T，而并不是类的T。

泛型方法与可变参数

@SafeVarargs public final  void print(T... args){  for(T t : args){   System.out.println("t=" + t);  } }  public static void main(String[] args) {  GenericDemo2 demo2 = new GenericDemo2();  demo2.print("abc",123); }

print方法打印出可变参数args中的结果，而且可变参数可以传递不同的具体类型。

打印结果：

t=abc t=123

关于泛型方法总结一下就是：如果能使用泛型方法尽量使用泛型方法，这样能将泛型所需到最需要的范围内。如果使用泛型类，则整个类都进行了泛化处理。

泛型通配符

类型通配符一般是使用?代替具体的类型实参(此处是类型实参，而不是类型形参)。当操作类型时不需要使用类型的具体功能时，只使用Object类中的功能，那么可以用?通配符来表未知类型。例如List在逻辑上是List、List等所有List<具体类型实参>的父类。

/**  * 在使用List作为形参的方法中，不能使用List的实例传入，  * 也就是说不能把List看作为List的子类；  */ public static void getNumberData(List data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }  /**  * 在使用List作为形参的方法中，不能使用List的实例传入;  */ public static void getStringData(List data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }  /**  * 使用类型通配符可以表示同时是List和List、List的引用类型。  * 类型通配符一般是使用?代替具体的类型实参，注意此处是类型实参；  * 和Number、String、Integer一样都是一种实际的类型，可以把？看成所有类型的父类。  */ public static void getData(List data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }

上述三个方法中，getNumberData只能传递List类型的参数，getStringData只能传递List类型的参数。如果它们都只使用了Object类的功能，则可以通过getData方法的形式进行声明，则同时支持各种类型。

上述这种类型的通配符也称作无界通配符，有两种应用场景：

• 可以使用Object类中提供的功能来实现的方法。

• 使用不依赖于类型参数的泛型类中的方法。

在getData中使用了?作为通配符，但在某些场景下，需要对泛型类型实参进行上下边界的限制。如：类型实参只准传入某种类型的父类或某种类型的子类。

/**  * 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。  */ public static void getUperNumber(List data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }

通过extends限制了通配符的上边界，也就是只接受Number及其子类类型。接口的实现和类的集成都可以通过extends来表示。

而这里的Number也可以替换为T，表示该通配符所代表的类型是T类型的子类。

public static void getData(List data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }

与上界通配符示对照也有下界通配符：

public static void getData(List data) {     System.out.println("data :" + data.get(0)); }

下界通配符表示该通配符所代表的类型是T类型的父类。

泛型的限制

原始类型(比如：int,long,byte等)无法用于泛型，在使用的过程中需要通过它们的包装类(比如：Integer, Long,  Byte等)来替代。

final List< Long > longs = new ArrayList<>(); final Set< Integer > integers = new HashSet<>();

当然，在使用的过程中会涉及到自动拆箱和自动装箱的操作：

final List< Long > longs = new ArrayList<>(); longs.add( 0L ); // 'long' 包装为 'Long'   long value = longs.get( 0 ); // 'Long'解包'long'

泛型的类型推断

当引入泛型之后，每处用到泛型的地方都需要开发人员加入对应的泛型类型，比如：

final Map> map =     new HashMap>();   for(final Map.Entry< String, Collection > entry: map.entrySet()) { }

为了解决上述问题，在Java7中引入了运算符<>，编译器可以推断出该运算符所代表的原始类型。

因此，Java7及以后，泛型对象的创建变为如下形式：

final Map< String, Collection> map = new HashMap<>();

到此，关于“什么是Java的泛型”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注创新互联网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！