Java核心基础知识-泛型
泛型
# Java 泛型了解么？什么是类型擦除？介绍一下常用的通配符？
Java 泛型（generics） 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。泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。
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
// 这说明了Integer泛型实例在编译之后被擦除掉了，只保留了原始类型,原始类型也变为Object。
add.invoke(list, "kl");
System.out.println(list);
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("abc");
ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
list2.add(123);
System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass()); // true，都是原始类型：list,说明泛型类型String和Integer都被擦除掉了，只剩下原始类型。
Java泛型的实现方法：类型擦除
Java的泛型基本上都是在编译器这个层次上实现的，在生成的字节码中是不包含泛型中的类型信息的，使用泛型的时候加上类型参数，在编译器编译的时候会去掉，这个过程成为类型擦除。
原始类型 就是擦除去了泛型信息，最后在字节码中的类型变量的真正类型，无论何时定义一个泛型，相应的原始类型都会被自动提供，类型变量擦除，并使用其限定类型（无限定的变量用Object）替换。在泛型类被类型擦除的时候，之前泛型类中的类型参数部分如果没有指定上限，如 <T>则会被转译成普通的 Object 类型，如果指定了上限如 <T extends String>则类型参数就被替换成类型上限。
如果类型变量有限定，那么原始类型就用第一个边界的类型变量类替换。
比如: Pair这样声明的话
public class Pair<T extends Comparable> {}
那么原始类型就是Comparable。
在调用泛型方法时，可以指定泛型，也可以不指定泛型。
- 在不指定泛型的情况下，泛型变量的类型为该方法中的几种类型的同一父类的最小级，直到Object
- 在指定泛型的情况下，该方法的几种类型必须是该泛型的实例的类型或者其子类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
/**不指定泛型的时候*/
int i = Test.add(1, 2); //这两个参数都是Integer，所以T为Integer类型
Number f = Test.add(1, 1.2); //这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Number
Object o = Test.add(1, "asd"); //这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Object
/**指定泛型的时候*/
int a = Test.<Integer>add(1, 2); //指定了Integer，所以只能为Integer类型或者其子类
int b = Test.<Integer>add(1, 2.2); //编译错误，指定了Integer，不能为Float
Number c = Test.<Number>add(1, 2.2); //指定为Number，所以可以为Integer和Float
}
//这是一个简单的泛型方法
public static <T> T add(T x,T y){
return y;
}
}
其实在泛型类中，不指定泛型的时候，也差不多，只不过这个时候的泛型为Object，就比如ArrayList中，如果不指定泛型，那么这个ArrayList可以存储任意的对象。
疑问
Q: ** 既然说类型变量会在编译的时候擦除掉，那为什么我们往 ArrayList 创建的对象中添加整数会报错**呢？不是说泛型变量String会在编译的时候变为Object类型吗？为什么不能存别的类型呢？既然类型擦除了，如何保证我们只能使用泛型变量限定的类型呢？
A: Java编译器是通过先检查代码中泛型的类型，然后在进行类型擦除，再进行编译。
这个类型检查是针对谁的呢？
以 ArrayList举例子，以前的写法:
ArrayList list = new ArrayList();
现在的写法:
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
如果是与以前的代码兼容，各种引用传值之间，必然会出现如下的情况：
ArrayList<String> list1 = new ArrayList(); //第一种 情况
ArrayList list2 = new ArrayList<String>(); //第二种 情况
这样是没有错误的，不过会有个编译时警告。
不过在第一种情况，可以实现与完全使用泛型参数一样的效果，第二种则没有效果。
因为类型检查就是编译时完成的，new ArrayList()只是在内存中开辟了一个存储空间，可以存储任何类型对象，而真正设计类型检查的是它的引用，因为我们是使用它引用list1来调用它的方法，比如说调用add方法，所以list1引用能完成泛型类型的检查。而引用list2没有使用泛型，所以不行。
举例子：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list1 = new ArrayList();
list1.add("1"); //编译通过
list1.add(1); //编译错误
String str1 = list1.get(0); //返回类型就是String
ArrayList list2 = new ArrayList<String>();
list2.add("1"); //编译通过
list2.add(1); //编译通过
Object object = list2.get(0); //返回类型就是Object
new ArrayList<String>().add("11"); //编译通过
new ArrayList<String>().add(22); //编译错误
String str2 = new ArrayList<String>().get(0); //返回类型就是String
}
}
通过上面的例子，我们可以明白，类型检查就是针对引用的，谁是一个引用，用这个引用调用泛型方法，就会对这个引用调用的方法进行类型检测，而无关它真正引用的对象。
泛型中参数化类型为什么不考虑继承关系？
在Java中，像下面形式的引用传递是不允许的:
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<Object>(); //编译错误
ArrayList<Object> list2 = new ArrayList<String>(); //编译错误
我们先看第一种情况，将第一种情况拓展成下面的形式：
ArrayList<Object> list1 = new ArrayList<Object>();
list1.add(new Object());
list1.add(new Object());
ArrayList<String> list2 = list1; //编译错误
实际上，在第4行代码的时候，就会有编译错误。那么，我们先假设它编译没错。那么当我们使用list2引用用get()方法取值的时候，返回的都是String类型的对象（上面提到了，类型检测是根据引用来决定的），可是它里面实际上已经被我们存放了Object类型的对象，这样就会有ClassCastException了。所以为了避免这种极易出现的错误，Java不允许进行这样的引用传递。（这也是泛型出现的原因，就是为了解决类型转换的问题，我们不能违背它的初衷）。
再看第二种情况，将第二种情况拓展成下面的形式：
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add(new String());
list1.add(new String());
ArrayList<Object> list2 = list1; //编译错误
没错，这样的情况比第一种情况好的多，最起码，在我们用list2取值的时候不会出现ClassCastException，因为是从String转换为Object。可是，这样做有什么意义呢，泛型出现的原因，就是为了解决类型转换的问题。我们使用了泛型，到头来，还是要自己强转，违背了泛型设计的初衷。所以java不允许这么干。再说，你如果又用list2往里面add()新的对象，那么到时候取得时候，我怎么知道我取出来的到底是String类型的，还是Object类型的呢？
Q: 类型擦除的问题，所以所有的泛型类型变量最后都会被替换为原始类型。既然都被替换为原始类型，那么为什么我们在获取的时候，不需要进行强制类型转换呢？
看下ArrayList.get()方法：
public E get(int index) {
RangeCheck(index);
return (E) elementData[index];
}
可以看到，在return之前，会根据泛型变量进行强转。假设泛型类型变量为Date，虽然泛型信息会被擦除掉，但是会将(E) elementData[index]，编译为(Date)elementData[index]。所以我们不用自己进行强转。当存取一个泛型域时也会自动插入强制类型转换。假设Pair类的value域是public的，那么表达式：
Date date = pair.value;
也会自动地在结果字节码中插入强制类型转换。
泛型类型变量不能是基本数据类型
不能用类型参数替换基本类型。就比如，没有ArrayList<double>，只有ArrayList<Double>。因为当类型擦除后，ArrayList的原始类型变为Object，但是Object类型不能存储double值，只能引用Double的值。
泛型在静态方法和静态类中的问题
泛型类中的静态方法和静态变量不可以使用泛型类所声明的泛型类型参数
举例说明：
public class Test2<T> {
public static T one; //编译错误
public static T show(T one){ //编译错误
return null;
}
}
因为泛型类中的泛型参数的实例化是在定义对象的时候指定的，而静态变量和静态方法不需要使用对象来调用。对象都没有创建，如何确定这个泛型参数是何种类型，所以当然是错误的。
但是要注意区分下面的一种情况：
public class Test2<T> {
public static <T >T show(T one){ //这是正确的
return null;
}
}
因为这是一个泛型方法，在泛型方法中使用的T是自己在方法中定义的 T，而不是泛型类中的T。
通配符 ？
除了用 <T>表示泛型外，还有 <?>这种形式。？ 被称为通配符。
已经有了
class Base{}
class Sub extends Base{}
Sub sub = new Sub();
Base base = sub;
上面代码显示，Base 是 Sub 的父类，它们之间是继承关系，所以 Sub 的实例可以给一个 Base 引用赋值，那么
List<Sub> lsub = new ArrayList<>();
List<Base> lbase = lsub;
最后一行代码成立吗？编译会通过吗？
答案是否定的。
编译器不会让它通过的。Sub 是 Base 的子类，不代表 List和 List有继承关系。
通配符的出现是为了指定泛型中的类型范围。
通配符有 3 种形式。
<?>被称作无限定的通配符。<? extends T>被称作有上限的通配符。<? super T>被称作有下限的通配符。
