java<T>泛型

泛型

1、泛型的概述

在JDK1.5之前，把对象放入到集合中，集合不会记住元素的类型，取出时，全都变成Object类型。
泛型是jdk5引入的类型机制，就是将类型参数化，它是早在1999年就制定的jsr14的实现。泛型机制将类型转换时的类型检查从运行时提前到了编译时，
使用泛型编写的代码比杂乱的使用object并在需要时再强制类型转换的机制具有更好的可读性和安全性。
例如在集合接口中，集合类中出现的<>就是泛型，即参数化类型 ，<>中的字母代表的是类型。
泛型程序设计意味着程序可以被不同类型的对象重用。

1. 可读性，从字面上就可以判断集合中的内容类型；
2. 类型检查，避免插入非法类型。
3. 获取数据时不在需要强制类型转换

总之：

泛型（Generics）是把类型参数化，运用于类、接口、方法中，可以通过执行泛型类型调用分配一个类型，将用分配的具体类型替换泛型类型。
然后，所分配的类型将用于限制容器内使用的值，这样就无需进行类型转换，还可以在编译时提供更强的类型检查。

2、泛型的使用标准

类型参数（又称类型变量）用作占位符，指示在运行时为类分配类型。

根据需要，可能有一个或多个类型参数，并且可以用于整个类。

根据惯例，类型参数是单个大写字母，该字母用于指示所定义的参数类型。下面列出每个用例的标准类型参数：

3、泛型类 

在类上添加一个类型的定义,在使用类时指定一个类型,就可以对传入的数据进行类型检查,

在取出时,不必进行类型转换了,这样的类就是泛型类。

泛型类的缺点:
每次针对不同的类型的参数,都必须创建不同类型的对象，这使得方法依赖于创建对象时的类型,它们之间的耦合度太高了。
为了降低这种耦合度,可以把泛型定义在方法上,这就是泛型方法。

4、泛型方法

泛型类的问题:带泛型参数的方法,和对象的类型耦合度太高.
泛型方法:把泛型直接定义在方法上.调用方法的时候,确定参数的类型

修饰符 <T> 返回值类型 方法名(){

}

严格的调用方式：

  对象.<T>method()

 

一般情况下调用时可以省略：

  对象.method()

5、泛型方法和泛型类混用看归属

泛型方法有自己的类型参数，泛型类的成员方法使用的是当前类的类型参数。

方法中有<T> 是泛型方法；没有的，称为泛型类中的成员方法。

package wang;



class Clazz1<E>{
    public void test1(E e){
        System.out.println(e.getClass());
    } 
    
    public <E> void test2(E e){
        System.out.println(e.getClass());
    } 
    public <T> void test3(T e){
        System.out.println(e.getClass());
    } 
    public <T> void test4(E e){
        System.out.println(e.getClass());
    } 
    
    
    
}
public class GenericDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        Clazz1<String> clazz1=new Clazz1<>();
        clazz1.test1(1);
        
        clazz1.test2(1);
        
        clazz1.test3(1);
        
        clazz1.test4(1);
    }
    
    

}

 6、泛型的限定

6.1泛型的限定：

如果限制只有特定某些类可以传入T参数，那么可以对T进行限定，如：只有实现了特定接口的类：<T extends Human>，表示的是Human及其子类型。

为什么是extends不是 implements，或者其他限定符？

该表达式意味着：`T subtypeOf Human`,jdk不希望再引入一个新的关键词;

其次，T既可以是类对象也可以是接口，如果是类对象应该是`Human`,而如果是接口，则应该是`extends`；从子类型上来讲，extends更接近要表达的意思。

限定符可以指定多个类型参数，分隔符是 &，不是逗号，因为在类型参数定义中，逗号已经作为多个类型参数的分隔符了，如:<T,S extends Comparable & Serializable>。

泛型限定的优点：

限制某些类型的子类型可以传入，在一定程度上保证类型安全；

可以使用限定类型的方法。

加上限定符，就可以访问限定类型的方法了，类型更明确。

注：

我们知道final类不可继承，在继承机制上class SomeString extends String是错误的，但泛型限定符使用时是可以的：<T extends String>，只是会给一个警告。

 

后面的通配符限定有一个super关键字，这里没有。

6.2通配符：

子类型限定通配符，又称上边界通配符(upper bound wildcard Generics)，代表继承它的所有子类型，通配符匹配的类型不允许作为参数传入，只能作为返回值。

下边界通配符(lower bound wildcard Generics)，通配符匹配的类型可以为方法提供参数，能得到返回值。

List<? extends T> 大家以为元素为 T以及其所有子类的对象 的List。其实不是。元素类型 仅指T的某一个不确定的子类，是单一的一个不确定类，没有具体哪个类。因此不能插入一个不确定的。

List<? super T> 大家以为元素为 T以及其父类的对象 的List。其实不是，元素类型 仅指T的某一个不确定的父类，是单一的一个不确定类（只确定是T的父类），没有具体哪个类。

 

import java.util.ArrayList;

public class GTtest {
    static class Species{};
    static public class Human extends Species{};
    static public class Man extends Human{};
    static public class Woman extends Human{};
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Human> list = new ArrayList<Human>();
        list.add(new Man());
        list.add(new Woman());
        Man human1 = (Man)list.get(0);//OK
        System.out.println(human1);
        Man human2 = (Man)list.get(1);
        System.out.println(human2);//运行时报错
        
        ArrayList<? extends Human> list2= new ArrayList<>();
        list2.add(new Man());//编译时报错
        list2.add(new Woman());//编译时报错
        list2.add(new Human());//编译时报错
        list2.add(new Species());//编译时报错
        
        
        ArrayList<? super Human> list3= new ArrayList<>();
        list3.add(new Man());//OK
        list3.add(new Woman());//OK
        list3.add(new Human());////OK
        list3.add(new Species());//编译时报错
        
        
    }

}

因此：

不能往List<? extends T>中插入任何类型的对象。唯一可以保证的是，你可以从中读取到T或者T的子类。

可以往List<? super T>中插入T或者T子类的对象，但不可以插入T父类的对象。可以读取到Object或者Object子类的对象（你并不知道具体的子类是什么）。

总结：

• 如果频繁支持读取数据，不要求写数据，使用<? extends T>。即生产者 使用 <? extends T>

• 如果频繁支持写入数据，不特别要求读数据，使用<? super T>。即消费者 使用 <? super T>

• 如果都需要支持，使用<T>。 

无限定通配符
Pair<?> 就是 Pair<? extends Object>

因此，无限定通配符可以作为返回值，不可做入参。

返回值只能保存在Object中。

P<?> 和P

Pair可以调用setter方法，这是它和Pair<?>最重要的区别。

P<?> 不等于 P<Object>

P<Object>是P<?>的子类。

通配符的捕获

通配符限定类中可以使用T，编译器适配类型。

使用通配类型创建一个swap方法交换key-value，交换时需要先使用一个临时变量保存一个字段：

这里有一个办法解决它，再封装一个swapHelper():

这种方式，称为：通配符捕获，用一个Pair<T> 来捕获 Pair<?>中的类型。

注：

当然，你完全可以直接使用swapHelper，这里只是为了说明这样一种捕获机制。

只允许捕获单个、确定的类型，如：ArrayList<Pair<?>> 是无法使用 ArrayList<Pair<T>> 捕获的。

7、泛型的擦除与残留

泛型只在编译阶段有效，编译后类型被擦除了，也就是说jvm中没有泛型对象，只有普通对象。所以完全可以把代码编译为jdk1.0可以运行的字节码。

7.1泛型的擦除方式:

定义部分

定义部分中尖括号中间的部分直接擦除。

擦除后：

引用部分

引用部分，其中的T被替换成对应的限定类型.

擦除后：

 没有限定类型:

如果没有限定类型,替换为object,

 擦除后

有多个限定符：

有多个限定符的，替换为第一个限定类型名。如果引用了第二个限定符的类对象，编译器会在必要的时候进行强制类型转换。

擦除后：

而表达式返回值返回时，泛型的编译器自动插入强制类型转换。

7.2泛型擦除的残留

反编译GenericClass：

好像前面说的不对啊，这还是T啊，没有擦除呀？
这就是擦除的残留。反汇编：

其中：
descriptor：对方法参数和返回值进行描述； signature：泛型类中独有的标记，普通类中没有，JDK5才加入，标记了定义时的成员签名，包括定义时的泛型参数列表，参数类型，返回值等；

可以看到public T field1;是签名，还保留了定义的格式；其对应的参数类型是Ljava/lang/Object;。

最后一行是类的签名，可以看到T后面有跟了擦除后的参数类型：<T:Ljava/lang/Object;>。
这样的机制，对于分析字节码是有意义的

7.3擦除的冲突

从擦除的机制得知，擦除后的class文件为：

 发现重载无效了。这是泛型擦除造成的，无论是否在setName(String)是否标注为@Override都将是重写，都不是重载。而且，即便你不写setName(String)方法，编译器已经默认重写了这个方法。

8、泛型的约束和限制

不能使用8个基本类型实例化类型参数

原因在于类型擦除，Object不能存储基本类型：

byte,char,short,int,long,float,double，boolean

从包装类角度来看，或者说三个： Number(byte,short,int,long,float,double),char,boolean

类型检查不可使用泛型

不能创建泛型对象数组

可以定义泛型类对象的数组变量，不能创建及初始化。

注，可以创建通配类型数组，然后进行强制类型转换。不过这是类型不安全的。

不可以创建的原因是：因为类型擦除的原因无法在为元素赋值时类型检查，因此jdk强制不允许。

不能实例化泛型对象

解决办法是传入Class<T> t参数，调用t.newInstance()。

不能在泛型类的静态域中使用泛型类型

但是，静态的泛型方法可以使用泛型类型:

 

9、泛型的反射