java泛型具体解释
为什么引入泛型
bug是编程的一部分，我们仅仅能尽自己最大的能力降低出现bug的几率，可是谁也不能保证自己写出的程序不出现不论什么问题。
错误可分为两种：编译时错误与执行时错误。编译时错误在编译时能够发现并排除。而执行时错误具有非常大的不确定性，在程序执行时才干发现。造成的后果可能是灾难性的。
使用泛型能够使错误在编译时被探測到，从而添加程序的健壮性。
来看一个样例：
public class Box{ private Object object; public void set(Object object) { this.object= object; } public Object get() { return object; } }
依照声明。其中的set()方法能够接受不论什么java对象作为參数（不论什么对象都是Object的子类），假如在某个地方使用该类，set()方法预期的输入对象为Integer类型，可是实际输入的却是String类型，就会抛出一个执行时错误，这个错误在编译阶段是无法检測的。比如：Box box = new Box; box.set("abc"); Integer a =(Integer)box.get(); //编译时不会报错，可是执行时会报ClassCastException运用泛型改造上面的代码：public class Box<T>{ private T t; public void set(T t) { this.t= t; } public T get() { return t; } }
当我们使用该类时会指定T的详细类型，该类型參数能够是类、接口、数组等。可是不能是基本类型。比方：
Box<Integer> box = new Box<Integer>; //指定了类型类型为Integer //box.set("abc"); 该句在编译时就会报错 box.set(new Integer(2)); Integer a = box.get(); //不用转换类型
能够看到，使用泛型还免除了转换操作。在引入泛型机制之前，要在方法中支持多个数据类型。须要对方法进行重载，在引入范型后，能够更简洁地解决此问题，更进一步能够定义多个參数以及返回值之间的关系。
比如
public void write(Integer i, Integer[] ia); public void write(Double d, Double[] da); public void write(Long l, Long[] la);的范型版本号为
public <T> void write(T t, T[] ta);整体来说。泛型机制能够在定义类、接口、方法时把“类型”当做參数使用，有点相似于方法声明中的形式參数，如此我们就能通过不同的输入參数来实现程序的重用。不同的是，形式參数的输入是值，而泛型參数的输入是类型。
命名规则
类型參数的命名有一套默认规则，为了提高代码的维护性和可读性，强烈建议遵循这些规则。JDK中。随处可见这些命名规则的应用。
E - Element (通常代表集合类中的元素)
K - Key
N - Number
T - Type
V - Value
S,U,V etc. – 第二个，第三个，第四个类型參数……
注意。父类定义的类型參数不能被子类继承。
也能够同一时候声明多个类型变量，用逗号切割。比如：
public interface Pair<K, V> { public K getKey(); public V getValue(); } public class OrderedPair<K, V> implements Pair<K, V> { private K key; private V value; public OrderedPair(K key, V value) { this.key = key; this.value = value; } public K getKey() { return key; } public V getValue() { return value; } }
以下的两行代码创建了OrderedPair对象的两个实例。Pair<String,Integer> p1 = new OrderedPair<String, Integer>("Even", 8); Pair<String,String> p2 = new OrderedPair<String, String>("hello", "world"); //也能够将new后面的类型參数省略。简写为： //Pair<String,Integer> p1 = new OrderedPair<>("Even", 8); //也能够在尖括号内使用带有类型变量的类型变量。比如： OrderedPair<String,Box<Integer>> p = new OrderedPair<>("primes", new Box<Integer>(...));泛型是JDK 5.0之后才引入的，为了兼容性，同意不指定泛型參数，可是如此一来，编译器就无法进行类型检查，在编程时，最好明白指定泛型參数。相同，在方法中也可是使用泛型參数，而且该參数的使用范围仅限于方法体内。
比如：
public class Util { //该方法用于比較两个Pair对象是否相等。 //泛型參数必须写在方法返回类型boolean之前 public static <K, V> boolean compare(Pair<K,V> p1, Pair<K, V> p2) { return p1.getKey().equals(p2.getKey())&& p1.getValue().equals(p2.getValue()); } } Pair<Integer,String> p1 = new Pair<>(1, "apple"); Pair<Integer,String> p2 = new Pair<>(2, "pear"); boolean same = Util.<Integer, String>compare(p1, p2); //实际上。编译器能够通过Pair其中的类型来判断compare须要使用的类型，所以能够简写为： // boolean same= Util. compare(p1, p2);有时候我们想让类型參数限定在某个范围之内，就须要用到extendskeyword（extends后面能够跟一个接口。这里的extends既能够表示继承了某个类，也能够表示实现了某个接口），比如。我们想让參数是数字类型：class Box<T extends Number>{ //类型參数限定为Number的子类 private T t; public Box(T t){ this.t = t; } public void print(){ System.out.println(t.getClass().getName()); } public static void main(String[] args) { Box<Integer> box1 = new Box<Integer>(new Integer(2)); box1.print(); //打印结果：java.lang.Integer Box<Double> box2 = new Box<Double>(new Double(1.2)); box2.print(); //打印结果：java.lang.Double Box<String> box2 = new Box<String>(new String("abc")); //报错，由于String类型不是Number的子类 box2.print(); } }假设加入多个限定，能够用“&”连接起来，可是由于java是单继承，多个限定中最多仅仅能有一个类，而且必须放在第一个位置。比如：class Box<T extends Number & Cloneable & Comparable >{ //该类型必须为Number的子类而且实现了Cloneable接口和Comparable接口。 …… }泛型类的继承
java是面向对象的高级语言。在一个接受A类參数的地方传入一个A的子类是同意的，比如：
Object someObject = new Object(); Integer someInteger = new Integer(10); someObject =someInteger; // 由于Integer是Object的子类
这样的特性相同适用类型參数，比如：Box<Number> box = new Box<Number>(); box.add(new Integer(10)); // Integer是Number的子类 box.add(new Double(10.1)); // Double相同是Number的子类
可是，有一种情况非常easy引起混淆，比如：
//该方法接受的參数类型为Box<Number> public void boxTest(Box<Number> n) { …… } //以下两种调用都会报错 boxTest(Box<Integer>); boxTest(Box<Double>);虽然Integer和Double都是Number的子类，可是Box<Integer>与Box<Double>并非Box<Number>的子类，不存在继承关系。Box<Integer>与Box<Double>的共同父类是Object。
以JDK中的集合类为例，ArrayList<E>实现了 List<E>接口。List<E>接口继承了 Collection<E>接口，所以，ArrayList<String>是List<String>的子类。而非List<Integer>的子类。三者的继承关系例如以下：
类型判断（Type Inference）
先来看一个样例：
public class Demo{ static <T> T pick(T a1, T a2) { return a2; } }
静态方法pick()在三个地方使用了泛型，分别限定了两个输入參数的类型与返回类型。调用该方法的代码例如以下：
Integer ret =Demo.<Integer> pick(new Integer(1), new Integer(2)); //前文已经提到，上面的代码能够简写为： Integer ret =Demo. pick(new Integer(1), new Integer(2));
由于java编译器会依据方法内的參数类型判断出该方法返回的类型应该为Integer，这样的机制称为类型判断。
那么问题来了，假如两个输入參数为不同的类型。应该返回什么类型呢？
比如：
pick("d", new ArrayList<String>());
第一个參数为String类型，第二个參数为ArrayList类型，java编译器就会依据这两个參数类型来判断。尽量使返回类型为最明白的一种。本例中，String与ArrayList都实现了相同的接口——Serializable，当然，他们也是Object的子类，Serializable类型显然比Object类型更加明白，由于它的范围更小更细分。所以终于的返回类型应该为Serializable：Serializable s =pick("d", new ArrayList<String>());
在泛型类实例化的时候相同能够利用这样的机制简化代码，须要注意的是，尖括号“<>”在此时是不能省略的。比如：
Map<String,List<String>> myMap = new HashMap<>(); //编译器能判断出后面的类型，所以能够简化为： Map<String,List<String>> myMap = new HashMap<>(); //可是，不能简化为： Map<String,List<String>> myMap =new HashMap(); //由于HashMap()是HashMap原始类型（Raw Type）的构造函数，而非HashMap<String,List<String>>的构造函数，假设不加“<>”编译器不会进行类型检查通配符
上文中我们提到过一个样例：
public void boxTest(Box<Number> n){ …… }
该方法仅仅能接受Box<Number>这一种类型的參数，当我们输入一个Box<Double>或者Box<Integer>时会报错，虽然Integer与Double是Number的子类。可是假设我们希望该方法能够接受Number以及它的不论什么子类，该怎么办呢？这时候就要用到通配符了，改写例如以下：
public void boxTest(Box<?extends Number> n){ …… }
“? extends Number”就代表能够接受Number以及它的子类作为參数。
这样的声明方式被称为上限通配符（upper bounded wildcard）。
相反地。假设我们希望该方法能够接受Integer，Number以及Object类型的參数怎么办呢？应该使用下限通配符（lower bounded wildcard）：
public void boxTest(Box<? super Integer> n){ …… }
“?
super Integer”代表能够接受Integer以及它的父类作为參数。
假设类型參数中既没有extends keyword，也没有superkeyword。仅仅有一个?，代表无限定通配符（Unbounded Wildcards）。
通常在两种情况下会使用无限定通配符：
（1）假设正在编写一个方法，能够使用Object类中提供的功能来实现
（2）代码实现的功能与类型參数无关，比方List.clear()与List.size()方法。还有常常使用的Class<?
>方法，事实上现的功能都与类型參数无关。
来看一个样例：
public static void printList(List<Object> list) { for (Object elem : list) System.out.println(elem + ""); System.out.println(); }该方法仅仅能接受List<Object>型的參数。不接受其它不论什么类型的參数。
可是。该方法实现的功能与List之中參数类型没有关系，所以我们希望它能够接受包括不论什么类型的List參数。代码修改例如以下：
public static void printList(List<?> list) { for (Object elem : list) System.out.println(elem + " "); System.out.println(); }须要特别注意的是，List<?>与List<Object>并不相同。不管A是什么类型，List<A>是List<?
>的子类，可是。List<A>不是List<Object>的子类。
比如：
List<Number> lb = new ArrayList<>();
List<Integer> la = lb; // 会报编译错误。虽然Integer是Number的子类，可是List<Integer>不是List<Number>的子类
List<Integer>与List<Number>的关系例如以下：
所以，以下的代码是正确的：
List<? extends Integer> intList = new ArrayList<>(); List<? extends Number> numList = intList; // 不会报错。 List<? extends Integer> 是 List<? extends Number>的子类
以下这张图介绍了上限通配符、下限通配符、无限定通配符之间的关系：
编译器能够通过类型判断机制来决定通配符的类型，这样的情况被称为通配符捕获。大多时候我们不必操心通配符捕获，除非编译器报出了包括“capture of”的错误。
比如：
public class WildcardError { void foo(List<?> i) { i.set(0, i.get(0)); //会报编译错误 } }
上例中，调用List.set(int,E)方法的时候。编译器无法判断i.get(0)是什么类型。就会报错。
我们能够借助一个私有的能够捕获通配符的helper方法来解决这样的错误：
public class WildcardFixed { void foo(List<?> i) { fooHelper(i); } // 该方法能够确保编译器通过通配符捕获来判断出參数类型 private <T> void fooHelper(List<T> l) { l.set(0, l.get(0)); } }依照约定俗成的习惯，helper方法的命名方法为“原始方法”+“helper”，上例中。原始方法为“foo”，所以命名为“fooHelper”
关于什么时候该使用上限通配符。什么时候该使用下限通配符，应该遵循一下几项指导规则。
首先将变量分为in-变量与out-变量：in-变量持有为当前代码服务的数据，out-变量持有其它地方须要使用的数据。比如copy(src, dest)方法实现了从src源头将数据拷贝到dest目的地的功能，那么src就是in-变量。而dest就是out-变量。当然，在一些情况下。一个变量可能既是in-变量也是out-变量。
（1）in-变量使用上限通配符。
（2）out-变量使用下限通配符；
（3）当in-变量能够被Object类中的方法訪问时。使用无限定通配符；
（4）一个变量既是in-变量也是out-变量时，不使用通配符
注意，上面的规则不适用于方法的返回类型。
类型擦除（Type Erasure）
java编译器在处理泛型的时候，会做以下几件事：
（1）将没有限定的类型參数用Object替换，保证class文件里仅仅含有正常的类、接口与方法。
（2）在必要的时候进行类型转换，保证类型安全；
（3）在泛型的继承上使用桥接方法（bridge methods）保持多态性。
这类操作被称为类型擦除。
比如：
public class Node<T> { private T data; private Node<T> next; public Node(T data, Node<T> next) } this.data = data; this.next = next; } public T getData() { return data; } // ... }该类中的T没有被extends或者super限定。会被编译器替换成Object：
public class Node { private Object data; private Node next; public Node(Object data, Node next) { this.data = data; this.next = next; } public Object getData() { return data; } // ... }假设T加了限定，编译器会将它替换成合适的类型：
public class Node<T extends Comparable<T>> { private T data; private Node<T> next; public Node(T data, Node<T> next) { this.data = data; this.next = next; } public T getData() { return data; } // ... }改造成：
public class Node { private Comparable data; private Node next; public Node(Comparable data, Node next) { this.data = data; this.next = next; } public Comparable getData() { return data;} //... }方法中的类型擦除与之相似。
有时候类型擦除会产生一些我们预想不到的情况，以下通过一个样例来分析它是怎样产生的。
public class Node<T> { public T data; public Node(T data) { this.data = data; } public void setData(T data) { System.out.println("Node.setData"); this.data = data; } } public class MyNode extends Node<Integer>{ public MyNode(Integer data) { super(data);} public void setData(Integer data) { System.out.println("MyNode.setData"); super.setData(data); } }上面的代码定义了两个类，MyNode类继承了Node类，然后执行以下的代码：
MyNode mn = new MyNode(5); Node n =mn; n.setData("Hello"); Integer x =mn.data; // 抛出ClassCastException异常上面的代码在类型擦除之后会转换成以下的形式：
MyNode mn = new MyNode(5); Node n =(MyNode)mn; n.setData("Hello"); Integer x =(String)mn.data; // 抛出ClassCastException异常我们来看看代码是怎么执行的：
（1）n.setData("Hello")调用的事实上是MyNode类的setData(Object)方法（从Node类继承的）；
（2）n引用的对象中的data字段被赋值一个String变量。
（3）mn引用的相同对象中的data预期为Integer类型（mn为Node<Integer>类型）。
（4）第四行代码试图将一个String赋值给Integer类型的变量，所以引发了ClassCastException异常。
当编译一个继承了带有參数化泛型的类或借口时，编译器会依据须要创建被称为bridge method的桥接方法。这是类型擦除中的一部分。
上例中MyNode继承了Node<Integer>类。类型擦除之后。代码变为：
class MyNode extends Node { //编译器加入的桥接方法 public void setData(Object data){ setData((Integer) data); } // MyNode的该方法并没有覆写父类的setData(Object data)方法，由于參数类型不一样 public void setData(Integer data) { System.out.println("MyNode.setData"); super.setData(data); } // ... }注意事项
为了高效地使用泛型，应该注意以下几个方面：
（1）不能用基本类型实例化类型參数
比如
class Pair<K,V> { private K key; private V value; public Pair(K key, V value) { this.key = key; this.value = value; } // ... }
当创建一个Pair类时。不能用基本类型来替代K，V两个类型參数。Pair<int,char> p = new Pair<>(8, 'a'); // 编译错误 Pair<Integer,Character> p = new Pair<>(8, 'a'); //正确写法（2）不可实例化类型參数
比如：
public static <E> void append(List<E> list) { E elem = new E(); // 编译错误 list.add(elem); }可是。我们能够通过反射实例化带有类型參数的对象：
public static <E> void append(List<E> list, Class<E> cls) throws Exception{ E elem = cls.newInstance(); // 正确 list.add(elem); } List<String> ls = new ArrayList<>(); append(ls,String.class); //传入类型參数的Class对象（3）不能在静态字段上使用泛型
通过一个反例来说明：
public class MobileDevice <T> { private static T os; //假如我们定义了一个带泛型的静态字段 // ... } MobileDevice<Smartphone> phone = new MobileDevice<>(); MobileDevice<Pager> pager = new MobileDevice<>(); MobileDevice<TabletPC> pc = new MobileDevice<>();由于静态变量是类变量，被全部实例共享，此时，静态变量os的真实类型是什么呢？显然不能同一时候是Smartphone、Pager、TabletPC。
这就是为什么不能在静态字段上使用泛型的原因。
（4）不能对带有參数化类型的类使用cast或instanceof方法
public static<E> void rtti(List<E> list) { if (list instanceof ArrayList<Integer>){ // 编译错误 // ... } }传给该方法的參数化类型集合为：
S = { ArrayList<Integer>,ArrayList<String> LinkedList<Character>, ... }
执行环境并不会跟踪类型參数，所以分辨不出ArrayList<Integer>与ArrayList<String>，我们能做的至多是使用无限定通配符来验证list是否为ArrayList：
public static void rtti(List<?> list) { if (list instanceof ArrayList<?>){ // 正确 // ... } }
相同，不能将參数转换成一个带參数化类型的对象，除非它的參数化类型为无限定通配符（<?>）：
List<Integer> li = new ArrayList<>(); List<Number> ln = (List<Number>) li; // 编译错误当然，假设编译器知道參数化类型肯定有效，是同意这样的转换的：
List<String> l1 = ...; ArrayList<String> l2 = (ArrayList<String>)l1; // 同意转变，类型參数没变化
（5）不能创建带有參数化类型的数组
比如：
List<Integer>[] arrayOfLists = new List<Integer>[2]; // 编译错误以下通过两段代码来解释为什么不行。
先来看一个正常的操作：
Object [] strings= new String[2]; string s[0] ="hi"; // 插入正常 string s[1] =100; //报错，由于100不是String类型相同的操作。假设使用的是泛型数组。就会出问题：
Object[] stringLists = new List<String>[]; // 该句代码实际上会报错，可是我们先假定它能够执行 string Lists[0] =new ArrayList<String>(); // 插入正常 string Lists[1] =new ArrayList<Integer>(); // 该句代码应该报ArrayStoreException的异常。可是执行环境探測不到（6）不能创建、捕获泛型异常
泛型类不能直接或间接继承Throwable类
class MathException<T> extends Exception { /* ... */ } //编译错误 class QueueFullException<T> extends Throwable { /* ... */} // 编译错误
方法不能捕获泛型异常：public static<T extends Exception, J> void execute(List<J> jobs) { try { for (J job : jobs) // ... } catch (T e) { // 编译错误 // ... } }
可是，我们能够在throw子句中使用类型參数：class Parser<T extends Exception> { public void parse(File file) throws T{ // 正确 // ... } }
（7）不能重载经过类型擦除后形參转化为相同原始类型的方法
先来看一段代码：
List<String> l1 = new ArrayList<String>(); List<Integer> l2 = new ArrayList<Integer>(); System.out.println(l1.getClass()== l2.getClass());打印结果可能与我们推測的不一样。打印出的是true，而非false。由于一个泛型类的全部实例在执行时具有相同的执行时类(class)。而不管他们的实际类型參数。事实上。泛型之所以叫泛型，就是由于它对全部其可能的类型參数，有相同的行为；相同的类能够被当作很多不同的类型。
认识到了这一点。再来看以下的样例：
public class Example { public void print(Set<String> strSet){ } //编译错误 public void print(Set<Integer> intSet) { } //编译错误 }由于Set<String>与Set<Integer>本质上属于同一个执行时类，在经过类型擦出以后。上面的两个方法会共享一个方法签名，相当于一个方法，所以重载出错。
