【Java入门提高篇】Day14 Java中的泛型初探

泛型是一个很有意思也很重要的概念，本篇将简单介绍Java中的泛型特性，主要从以下角度讲解：

1. 什么是泛型。

2. 如何使用泛型

3. 泛型的好处

泛型，字面意思便是参数化类型，平时所面对的类型一般都是具体的类型，如果String，Integer，Double，而泛型则是把所操作的数据类型当作一个参数。如，ArrayList<String>()，通过传入不同的类型来指定容器中存储的类型，而不用为不同的类型创建不同的类，这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

我们先来看看泛型是什么样子的：

　　public interface List<E> {
 　　void add(E);
 　　Iterator<E> iterator();
　　}

这是List接口，这里用E来代替具体类型，这样就可以往里面传入任意类型，也许你要问了，直接使用Object不好吗？我们来用一个栗子比较一下：

先用非泛型方式来实现一下：

public class ObjHolder {
    private Object a;

    public ObjHolder(Object a) {
        this.a = a;
    }

    public void set(Object a) {
        this.a = a;
    }

    public Object get(){
        return a;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ObjHolder holderA = new ObjHolder("Frank");
        System.out.println((String) holderA.get());
        holderA.set(233);
        System.out.println((Integer) holderA.get());
    }
}

这样就实现了一个包装类，可以用来存取一个任意类型的对象。但是每次取出来都需要进行类型转化，如果方法的参数类型是ObjHolder的话，无法知道它里面存放的对象的确切类型，这样就反而带来很多不必要的麻烦。

现在来看一下用泛型实现是怎样的：

public class GenericHolder<T> {
    private T obj;

    public GenericHolder(T obj){
        this.obj = obj;
    }

    public T getObj() {
        return obj;
    }

    public void setObj(T obj) {
        this.obj = obj;
    }

    public static void main(String[] args) {
        GenericHolder<String> holderA = new GenericHolder<String>("Frank");
        System.out.println(holderA.getObj());

        //holderA.set(233);无法编译通过，因为只能往holderA中存入String类型
        GenericHolder<Integer> holderB = new GenericHolder<Integer>(233);
        System.out.println(holderB.getObj());
    }
}

这样通过传入类型信息如String和Integer，来代替其中的泛型参数T，这里的T可以理解为一个占位符，用其他字母也是可以的，一旦传入具体类型，如String，则所有使用T的地方都会用String类型替换。

对比一下上面两种方式，区别在哪呢？打个比方，不用泛型的实现方式，相当于一个袋子，里面可以装任意类型的黑盒子，你什么都可以往里放，但是你可能不知道你下一个取出来的是什么东西，而泛型的实现方式，相当于一个贴了标签的黑盒子，标签上可以写任何信息，如写上水果，那么这个盒子就只能装水果，你也会知道每次取出来的肯定是水果而不是其它东西，同理类似如写上杂粮，那么这个袋子就只能用来装杂粮，但其实上都是同一种袋子，并不是为每一种类型的东西准备一种袋子。(因为Java的泛型使用了类型擦除机制，至于类型擦除是什么，暂时不做过多介绍，以后会有文章做更详细的说明)。

泛型被广泛应用在容器类中，如ArrayList<T>() 表示用于存储特定类型的数组，除此之外，还有很多泛型接口，如Comparable<T>。使用泛型能带来极大的便利性。

在泛型中可以对类型进行限制，如：<T extends Comparable<T>>表示只能传递已经实现了Comparable接口的类型对象，这里是使用extends而不是implement，而且对于接口也只能写一个。<T extends Number>表示只能接收Number类或者其子类的对象。与之相反的边界通配符是super，如：<T extends Phone>表示只能接收类型为Phone或其父类的对象。

在使用extends和super的时候需要特别注意，因为使用它们是有副作用的，比如:

　　List<T extends Number> list = new ArrayList<Number>();
　　list.add(4.0);//编译错误
　　list.add(3);//编译错误

因为泛型是为了类型安全设计的，如果往List<? extends Number> list 塞值的话，在取的时候就无法确认它到底是什么类型了，编译器只知道它是Number类型或者它的派生类型，但无法确定是哪个具体类型。通配符T表示其中存的都是同一种类型，因此使用extend下边界的话是无法进行存操作的。同理super下边界是不能取值的。

那什么时候该用extends，什么时候该用super呢？先说结论：

PECS原则：
频繁往外读取内容的，适合用上界Extends。
经常往里插入的，适合用下界Super。

泛型看起来很炫酷，但初看起来，好像没什么卵用？客官且慢，进屋里坐（滑稽）。

使用泛型的好处我们来一项一项列出来：

1，类型安全。

这是最显而易见的，泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全。通过使用泛型定义的变量的类型限制，可以很容易实现编译期间的类型检测，避免了大量因为使用Object带来的不必要的类型错误。

没有泛型，这些对Object变量的类型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），而且每次使用前还需要进行不安全的强制类型转换。

2，代码复用。

泛型的一个很大好处就是增加了代码的复用性，比如上面的 GenericHolder 类，就能存取任意类型的对象，而不用为每种类型写一个包装类。

3，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（和强制类型转换）时所写的代码，只是更能确保类型安全而已。Java语言引入泛型的好处是安全简单。泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。

至此，本篇讲解完毕，如果想要更好的理解，还需要多写代码，在实践中去应用。

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