浅析Java泛型及其应用

| 前言

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，该机制允许开发者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。

| 泛型带来的好处

在没有泛型的情况的下，通过对类型 Object 的引用来实现参数的“任意化”，“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是本身就是一个安全隐患。

那么泛型的好处就是在编译的时候能够检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的。

public class GlmapperGeneric {
  private T t;
    public void set(T t) { this.t = t; }
    public T get() { return t; }

    public static void main(String[] args) {
        // do nothing
    }

  /**
    * 不指定类型
    */
  public void noSpecifyType(){
    GlmapperGeneric glmapperGeneric = new GlmapperGeneric();
    glmapperGeneric.set("test");
    // 需要强制类型转换
    String test = (String) glmapperGeneric.get();
    System.out.println(test);
  }

  /**
    * 指定类型
    */
  public void specifyType(){
    GlmapperGeneric glmapperGeneric = new GlmapperGeneric();
    glmapperGeneric.set("test");
    // 不需要强制类型转换
    String test = glmapperGeneric.get();
    System.out.println(test);
  }
}

上面这段代码中的 specifyType 方法中 省去了强制转换，可以在编译时候检查类型安全，可以用在类，方法，接口上。

| 泛型中通配符

我们在定义泛型类，泛型方法，泛型接口的时候经常会碰见很多不同的通配符，比如 T，E，K，V 等等，这些通配符又都是什么意思呢？

常用的 T，E，K，V，？

本质上这些个都是通配符，没啥区别，只不过是编码时的一种约定俗成的东西。比如上述代码中的 T ，我们可以换成 A-Z 之间的任何一个 字母都可以，并不会影响程序的正常运行，但是如果换成其他的字母代替 T ，在可读性上可能会弱一些。通常情况下，T，E，K，V，？是这样约定的：

• ？表示不确定的 java 类型
• 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

？无界通配符

先从一个小例子看起 。

我有一个父类 Animal 和几个子类，如狗、猫等，现在我需要一个动物的列表，我的第一个想法是像这样的：

1 List listAnimals

但是老板的想法确实这样的：

1 List listAnimals

为什么要使用通配符而不是简单的泛型呢？通配符其实在声明局部变量时是没有什么意义的，但是当你为一个方法声明一个参数时，它是非常重要的。

1 static int countLegs (List animals ) {
 2     int retVal = 0;
 3     for ( Animal animal : animals )
 4     {
 5         retVal += animal.countLegs();
 6     }
 7     return retVal;
 8 }
 9 
10 static int countLegs1 (List animals ){
11     int retVal = 0;
12     for ( Animal animal : animals )
13     {
14         retVal += animal.countLegs();
15     }
16     return retVal;
17 }
18 
19 public static void main(String[] args) {
20     List dogs = new ArrayList<>();
21   // 不会报错
22     countLegs( dogs );
23  // 报错
24     countLegs1(dogs);
25 }

当调用 countLegs1 时，就会飘红，提示的错误信息如下：

所以，对于不确定或者不关心实际要操作的类型，可以使用无限制通配符（尖括号里一个问号，即 ），表示可以持有任何类型。像 countLegs 方法中，限定了上界，但是不关心具体类型是什么，所以对于传入的 Animal 的所有子类都可以支持，并且不会报错。而 countLegs1 就不行。

上界通配符

上届：用 extends 关键字声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的子类。

在类型参数中使用 extends 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的子类，这样有两个好处：

• 如果传入的类型不是 E 或者 E 的子类，编译不成功
• 泛型中可以使用 E 的方法，要不然还得强转成 E 才能使用

1 private  E test(K arg1, E arg2){
2     E result = arg2;
3     arg2.compareTo(arg1);
4     //.....
5     return result;
6 }

类型参数列表中如果有多个类型参数上限，用逗号分开

下界通配符

下界: 用 super 进行声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的父类型，直至 Object

在类型参数中使用 super 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的父类。

1 private  void test(List dst, List src){
 2     for (T t : src) {
 3         dst.add(t);
 4     }
 5 }
 6 
 7 public static void main(String[] args) {
 8     List dogs = new ArrayList<>();
 9     List animals = new ArrayList<>();
10     new Test3().test(animals,dogs);
11 }
12 // Dog 是 Animal 的子类
13 class Dog extends Animal {
14 
15 }

dst 类型 “大于等于” src 的类型，这里的“大于等于”是指 dst 表示的范围比 src 要大，因此装得下 dst 的容器也就能装 src 。

？和 T 的区别

？和 T 都表示不确定的类型，区别在于我们可以对 T 进行操作，但是对 ？不行，比如如下这种 ：

1 // 可以
2 T t = operate();
3 
4 // 不可以
5 ？car = operate();

简单总结下：

T 是一个 确定的 类型，通常用于泛型类和泛型方法的定义，？是一个 不确定 的类型，通常用于泛型方法的调用代码和形参，不能用于定义类和泛型方法。

区别1：通过 T 来 确保 泛型参数的一致性

1 // 通过 T 来 确保 泛型参数的一致性
2 public  void
3 test(List dest, List src)
4 
5 //通配符是 不确定的，所以这个方法不能保证两个 List 具有相同的元素类型
6 public void
7 test(List dest, List src)

像下面的代码中，约定的 T 是 Number 的子类才可以，但是申明时是用的 String ，所以就会飘红报错。

不能保证两个 List 具有相同的元素类型的情况

1 GlmapperGeneric glmapperGeneric = new GlmapperGeneric<>();
2 List dest = new ArrayList<>();
3 List src = new ArrayList<>();
4 glmapperGeneric.testNon(dest,src);

上面的代码在编译器并不会报错，但是当进入到 testNon 方法内部操作时（比如赋值），对于 dest 和 src 而言，就还是需要进行类型转换。

区别2：类型参数可以多重限定而通配符不行

使用 & 符号设定多重边界（Multi Bounds)，指定泛型类型 T 必须是 MultiLimitInterfaceA 和 MultiLimitInterfaceB 的共有子类型，此时变量 t 就具有了所有限定的方法和属性。对于通配符来说，因为它不是一个确定的类型，所以不能进行多重限定。

区别3：通配符可以使用超类限定而类型参数不行

类型参数 T 只具有 一种 类型限定方式：

T extends A

但是通配符 ? 可以进行 两种限定：

? extends A
? super A

| Class和 Class区别

前面介绍了 ？和 T 的区别，那么对于，Class和 又有什么区别呢？Class和 Class

最常见的是在反射场景下的使用，这里以用一段发射的代码来说明下。

1 // 通过反射的方式生成  multiLimit
2 // 对象，这里比较明显的是，我们需要使用强制类型转换
3 MultiLimit multiLimit = (MultiLimit)
4 Class.forName("com.glmapper.bridge.boot.generic.MultiLimit").newInstance();

对于上述代码，在运行期，如果反射的类型不是 MultiLimit 类，那么一定会报 java.lang.ClassCastException 错误。

对于这种情况，则可以使用下面的代码来代替，使得在在编译期就能直接 检查到类型的问题：

Class在实例化的时候，T 要替换成具体类。Class它是个通配泛型，? 可以代表任何类型，所以主要用于声明时的限制情况。比如，我们可以这样做申明：

1 // 可以
2 public Class clazz;
3 // 不可以，因为 T 需要指定类型
4 public Class clazzT;

所以当不知道定声明什么类型的 Class 的时候可以定义一 个Class。

那如果也想 public Class clazzT;这样的话，就必须让当前的类也指定 T ，

1 public class Test3 {
2     public Class clazz;
3     // 不会报错
4     public Class clazzT;