java泛型

引言

泛型是指参数化类型的能力，可以定义泛型类型的类、接口或方法，随后编译器会用具体的类型来替换它

使用泛型的主要优点是：能够在编译时而不是在运行时检测错误

package java.lang; 
public interface Comparable { //JDK1.5之前
    public int compareTo(Object o);
}

package java.lang; 
public interface Comparable<T> { //JDK1.5之后
    public int compareTo(T o);
}

新泛型类型在编译时检测到可能的错误：

Comparable c = new Date();
System.out.println(c.compareTo("red"));

Comparable<Date> c = new Date();
System.out.println(c.compareTo("red"));

泛型类型必须是引用类型，不能用像int、double或char这样的基本类型来替换泛型类型：

ArrayList<int> intlist = new ArrayList<int>(); //error

必须使用：

ArrayList<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();

java会自动打包操作：

ArrayList<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();
intList.add(5); //java会自动地将5包装为new Integer(5)

定义泛型类和接口

下面看一个泛型类的例子：

public class GenericStack<E> {
    ArrayList<E> list = new ArrayList<E>();
    
    public int getSize() {
        return list.size();
    }
    
    public E peek() {
        return list.get(getSize() - 1);
    }
    
    public void push(E o) {
        list.add(o);
    }
    
    public E pop() {
        E o = list.get(getSize() - 1);
        list.remove(getSize() - 1);
        return o;
    }
    public boolean isEmpty() {
        return list.isEmpty();
    }
}

向栈中添加元素：

GenericStack<String> stack1 = new GenericStack<String>();
stack1.push("London");
stack1.push("Paris");
stack1.push("Berlin");
GenericStack<Integer> stack2 = new GenericStack<Integer>();
stack2.push(1);
stack2.push(2);
stack2.push(3);

定义泛型方法

public static void main(String args[])
{
    Integer[] integers = {1, 2, 3, 4, 5};
    String[] strings = {"London", "Paris", "New York", "Austin"};
    print(integers);
    print(strings);
}
    
public static <E> void print(E[] list) {
    for(int i = 0; i < list.length; i++)
        System.out.print(list[i] + " ");
        System.out.println();
}

通配泛型

下面的例子说明了为什么要使用通配泛型：

public class Main
{
    public static void main(String args[])
    {
        GenericStack<Integer> intStack = new GenericStack<Integer>();
        intStack.push(1);
        intStack.push(2);
        intStack.push(-2);
        System.out.print("The max number is " + max(intStack));
    }
    
    public static double max(GenericStack<Number> stack) {
        double max = stack.pop().doubleValue();
        
        while(!stack.isEmpty()) {
            double value = stack.pop().doubleValue();
            if(value > max)
                max = value;
        }
        return max;
    }
        
}

标记行会产生编译错误，因为intStack不是GenericStack<Number>的实例，尽管Integer是Number的子类型，但是GenericStack<Integer> 并不是 GenericStack<Number> 的子类型，为了避免这个问题，可以使用通配泛型类型 ，通配泛型类型有三种形式：

非受限通配：?  （它和? extends Object是一样的）

受限通配：? extends T  （表示T或T的一个未知子类型）

下限通配： ? super T   （表示T或T的一个未知父类型）

使用受限通配修改后的代码如下：

public class Main
{
    public static void main(String args[])
    {
        GenericStack<Integer> intStack = new GenericStack<Integer>();
        intStack.push(1);
        intStack.push(2);
        intStack.push(-2);
        System.out.print("The max number is " + max(intStack));
    }
    
    public static double max(GenericStack<? extends Number> stack) {
        double max = stack.pop().doubleValue();
        
        while(!stack.isEmpty()) {
            double value = stack.pop().doubleValue();
            if(value > max)
                max = value;
        }
        return max;
    }
        
}

再看下面的一个例子：

public class Main
{
    public static void main(String args[])
    {
        GenericStack<Integer> intStack = new GenericStack<Integer>();
        intStack.push(1);
        intStack.push(2);
        intStack.push(-2);
        print(intStack);
    }
    public static void print(GenericStack<?> stack) {
        while(!stack.isEmpty()) {
            System.out.print(stack.pop() + " ");
        }
    }    
}

什么时候使用下限通配？看下面的例子：

public class Main
{
    public static void main(String args[])
    {
        GenericStack<String> stack1 = new GenericStack<String>();
        GenericStack<Object> stack2 = new GenericStack<Object>();
        stack2.push("Java");
        stack2.push(2);
        stack1.push("Sun");
        add(stack1, stack2);
        print(stack2);
    }
    
    public static<T> void add(GenericStack<T> stack1,
            GenericStack<? super T> stack2) {
        while(!stack1.isEmpty()) {
            stack2.push(stack1.pop());
        }
    }
    
    public static void print(GenericStack<?> stack) {
        while(!stack.isEmpty()) {
            System.out.print(stack.pop() + " ");
        }
    }    
}

消除泛型和对泛型的限制

泛型是一种称为类型消除的方法实现的，泛型信息在运行时是不可用的，这种方法可以使泛型代码向后兼容使用原始类型的遗留代码

泛型存在于编译时。一旦编译器确认泛型类型是安全使用的，就将它转换为原始类型

例如下面的代码：

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("Oklahoma");
String state = list.get(0);

被翻译成如下的代码的原始类型：

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("Oklahoma");
String state = (String)list.get(0);

使用泛型类型是有一些限制的：

限制1、不能使用new E()

不能使用泛型类型参数创建实例： E object = new E()

限制2、不能使用new E()

不能使用泛型类型参数创建数组，如：E[] elements = new E[capacity];

可以通过创建一个Object类型的数组，然后将它的类型转化为E[]来规避这个限制，如：E[] elements = (E[]) new Object[capacity];

限制3、在静态环境中不允许类的参数是泛型类型

由于泛型类的所有实例都有相同的运行时类，所以泛型类的静态变量和方法是被它的所有实例所共享的，下面的代码非法：

public calss Test<E> {
    public  static Void m(E o1) {
    }
    public static E o1;
    static {
        E o2;
    }
}

限制4、异常类不能是泛型的