java中的泛型类和泛型方法

1.泛型是什么？

泛型（Generic type 或者 generics）是对 Java 语言的类型系统的一种扩展，以支持创建可以按类型进行参数化的类。

可以在集合框架（Collection framework）中看到泛型的动机。例如，Map 类允许您向一个 Map 添加任意类的对象，即使最常见的情况是在给定映射（map）中保存某个特定类型（比如 String）的对象。

因为 Map.get() 被定义为返回 Object，所以一般必须将 Map.get() 的结果强制类型转换为自己期望的类型，如：

Map m = new HashMap();
m.put("key", "blarg");
String s = (String) m.get("key");

但是有可能某人已经在该映射中保存了不是 String 的东西，这样的话，上面的代码将会抛出 ClassCastException。

理想情况下，您可能会得出这样一个观点，即 m 是一个 Map，它将 String 键映射到 String 值。这可以让您消除代码中的强制类型转换，同时获得一个附加的类型检查层，该检查层可以防止有人将错误类型的键或值保存在集合中。这就是泛型所做的工作。

 

2.泛型的好处

Java 语言中引入泛型是一个较大的功能增强。不仅语言、类型系统和编译器有了较大的变化，以支持泛型，而且类库也进行了大翻修，所以许多重要的类，比如集合框架，都已经成为泛型化的了。这带来了很多好处：

类型安全。 泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全。通过知道使用泛型定义的变量的类型限制，编译器可以在一个高得多的程度上验证类型假设。没有泛型，这些假设就只存在于程序员的头脑中（或者如果幸运的话，还存在于代码注释中）。

Java 程序中的一种流行技术是定义这样的集合，即它的元素或键是公共类型的，比如“String 列表”或者“String 到 String 的映射”。通过在变量声明中捕获这一附加的类型信息，泛型允许编译器实施这些附加的类型约束。类型错误现在就可以在编译时被捕获了，而不是在运行时当作 ClassCastException 展示出来。将类型检查从运行时挪到编译时有助于您更容易找到错误，并可提高程序的可靠性。

消除强制类型转换。 泛型的一个附带好处是，消除源代码中的许多强制类型转换。这使得代码更加可读，并且减少了出错机会。

尽管减少强制类型转换可以降低使用泛型类的代码的罗嗦程度，但是声明泛型变量会带来相应的罗嗦。比较下面两个代码例子。

该代码不使用泛型：

List li = new ArrayList();
li.put(new Integer(3));
Integer i = (Integer) li.get(0);

该代码使用泛型：

List<Integer> li = new ArrayList<Integer>();
li.put(new Integer(3));
Integer i = li.get(0);

在简单的程序中使用一次泛型变量不会降低罗嗦程度。但是对于多次使用泛型变量的大型程序来说，则可以累积起来降低罗嗦程度。

潜在的性能收益。 泛型为较大的优化带来可能。在泛型的初始实现中，编译器将强制类型转换（没有泛型的话，程序员会指定这些强制类型转换）插入生成的字节码中。但是更多类型信息可用于编译器这一事实，为未来版本的 JVM 的优化带来可能。

由于泛型的实现方式，支持泛型（几乎）不需要 JVM 或类文件更改。所有工作都在编译器中完成，编译器生成类似于没有泛型时所写的代码，只是更能确保类型安全而已。

 

3.泛型用法的例子

下面的代码示例展示了 JDK 5.0 中集合框架中的 Map 接口的定义的一部分：

public interface Map<K, V> {
public void put(K key, V value);
public V get(K key);
}

注意该接口的两个附加物：

类型参数 K 和 V 在类级别的规格说明，表示在声明一个 Map 类型的变量时指定的类型的占位符。

在 get()、put() 和其他方法的方法签名中使用的 K 和 V。

为了赢得使用泛型的好处，必须在定义或实例化 Map 类型的变量时为 K 和 V 提供具体的值。以一种相对直观的方式做这件事：

Map<String, String> m = new HashMap<String, String>();
m.put("key", "blarg");
String s = m.get("key");

当使用 Map 的泛型化版本时，您不再需要将 Map.get() 的结果强制类型转换为 String，因为编译器知道 get() 将返回一个 String。

在使用泛型的版本中并没有减少键盘录入；实际上，比使用强制类型转换的版本需要做更多键入。使用泛型只是带来了附加的类型安全。因为编译器知道关于您将放进 Map 中的键和值的类型的更多信息，所以类型检查从执行时挪到了编译时，这会提高可靠性并加快开发速度。

 

4.命名类型参数

推荐的命名约定是使用大写的单个字母名称作为类型参数。这与 C++ 约定有所不同（参阅 附录 A：与 C++ 模板的比较），并反映了大多数泛型类将具有少量类型参数的假定。对于常见的泛型模式，推荐的名称是：

K —— 键，比如映射的键。 
V —— 值，比如 List 和 Set 的内容，或者 Map 中的值。 
E —— 异常类。 
T —— 泛型。

5.泛型不是协变的

关于泛型的混淆，一个常见的来源就是假设它们像数组一样是协变的。其实它们不是协变的。List<Object> 不是 List<String> 的父类型。

如果 A 扩展 B，那么 A 的数组也是 B 的数组，并且完全可以在需要 B[] 的地方使用 A[]：

Integer[] intArray = new Integer[10]; 
Number[] numberArray = intArray;

上面的代码是有效的，因为一个 Integer 是 一个 Number，因而一个 Integer 数组是 一个 Number 数组。但是对于泛型来说则不然。下面的代码是无效的：

List<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();
List<Number> numberList = intList; // invalid

这样做很多人觉得麻烦，但避免了如下的问题：

Person[] person = new Student[5];

person[0] = new Emploee();

 

6.类型通配符

假设您具有该方法：

void printList(List l) { 
for (Object o : l) 
    System.out.println(o); 
}

上面的代码在 JDK 5.0 上编译通过，但是如果试图用 List<Integer> 调用它，则会得到警告。出现警告是因为，您将泛型（List<Integer>）传递给一个只承诺将它当作 List（所谓的原始类型）的方法，这将破坏使用泛型的类型安全。

如果试图编写像下面这样的方法，那么将会怎么样？

void printList(List<Object> l) { 
for (Object o : l) 
    System.out.println(o); 
}

它仍然不会通过编译，因为一个 List<Integer> 不是 一个 List<Object>（正如前一屏 泛型不是协变的 中所学的）。这才真正烦人 —— 现在您的泛型版本还没有普通的非泛型版本有用！

解决方案是使用类型通配符：

void printList(List<?> l) { 
for (Object o : l) 
    System.out.println(o); 
}

上面代码中的问号是一个类型通配符。它读作“问号”。List<?> 是任何泛型 List 的父类型，所以您完全可以将 List<Object>、List<Integer> 或 List<List<List<Flutzpah>>> 传递给 printList()。