摘要和关键字... 1
1. 介绍... 1
2. 定义简单的泛型... 2
3. 泛型和子类继承... 3
4. 通配符(Wildcards). 4
4.1. 有限制的通配符(Bounded Wildcards). 5
5. 泛型方法... 6
6. 与旧代码交互... 9
6.1. 在泛型代码中使用老代码... 9
6.2. 擦除和翻译(Erasure and Translation). 10
6.3. 在老代码中使用泛型代码... 11
7. 要点(The Fine Print). 12
7.1. 一个泛型类被其所有调用共享... 12
7.2. 转型和instanceof 13
7.3. 数组Arrays. 13
8. Class Literals as Run-time Type Tokens. 14
9. More fun with *. 16
9.1. 通配符匹配(wildcard capture). 18
10. 泛型化老代码... 18
11. 致谢... 20
1. 介绍
JDK1.5中引入了对java语言的多种扩展，泛型(generics)即其中之一。
这个教程的目标是向您介绍java的泛型(generic)。你可能熟悉其他语言的泛型，最著名的是C++的模板(templates)。如果这样，你很快就会看到两者的相似之处和重要差异。如果你不熟悉相似的语法结构，那么更好，你可以从头开始而不需要忘记误解。
Generics允许对类型进行抽象(abstract over types)。最常见的例子是集合类型(Container types)，Collection的类树中任意一个即是。
下面是那种典型用法：
List myIntList = new LinkedList();// 1
myIntList.add(new Integer(0));// 2
Integer x = (Integer) myIntList.iterator().next();// 3
第3行的类型转换有些烦人。通常情况下，程序员知道一个特定的list里边放的是什么类型的数据。但是，这个类型转换是必须的 (essential)。编译器只能保证iterator返回的是Object类型。为了保证对Integer类型变量赋值的类型安全，必须进行类型转换。
当然，这个类型转换不仅仅带来了混乱，它还可能产生一个运行时错误(run time error)，因为程序员可能会犯错。
程序员如何才能明确表示他们的意图，把一个list中的内容限制为一个特定的数据类型呢？这是generics背后的核心思想。这是上面程序片断的一个泛型版本:
List<Integer> myIntList = new LinkedList<Integer>(); // 1
myIntList.add(new Integer(0)); // 2
Integer x = myIntList.iterator().next(); // 3
注意变量myIntList的类型声明。它指定这不是一个任意的List，而是一个Integer的List，写作：List<Integer>。我们说List是一个带一个类型参数的泛型接口(a generic interface that takes a type parameter)，本例中，类型参数是Integer。我们在创建这个List对象的时候也指定了一个类型参数。
另一个需要注意的是第3行没了类型转换。
现在，你可能认为我们已经成功地去掉了程序里的混乱。我们用第1行的类型参数取代了第3行的类型转换。然而，这里还有个很大的不同。编译器现在能够在编译时检查程序的正确性。当我们说myIntList被声明为List<Integer>类型，这告诉我们无论何时何地使用 myIntList变量，编译器保证其中的元素的正确的类型。与之相反，一个类型转换说明程序员认为在那个代码点上它应该是那种类型。
实际结果是，这可以增加可读性和稳定性(robustness)，尤其在大型的程序中。
2. 定义简单的泛型
下面是从java.util包中的List接口和Iterator接口的定义中摘录的片断：
public interface List<E> {
void add(E x);
Iterator<E> iterator();
}
public interface Iterator<E> {
E next();
boolean hasNext();
}
这些都应该是很熟悉的，除了尖括号中的部分，那是接口List和Iterator中的形式类型参数的声明(the declarations of the formal type parameters of the interfaces List and Iterator)。
类型参数在整个类的声明中可用，几乎是所有可是使用其他普通类型的地方(但是有些重要的限制，请参考第7部分)。
（原文：Type parameters can be used throughout the generic declaration, pretty much where you would use ordinary types (though there are some important restrictions; see section 7)）
在介绍那一节我们看到了对泛型类型声明List(the generic type declaration List)的调用，如List<Integer>。在这个调用中(通常称作一个参数化类型a parameterized type)，所有出现形式类型参数(formal type parameter,这里是E)都被替换成实体类型参数(actual type argument)(这里是Integer)。
你可能想象,List<Integer>代表一个E被全部替换成Integer的版本：
public interface IntegerList {
void add(Integer x)
Iterator<Integer> iterator();
}
这种直觉可能有帮助，但是也可能导致误解。
它有帮助，因为List<Integer>的声明确实有类似这种替换的方法。
它可能导致误解，因为泛型声明绝不会实际的被这样替换。没有代码的多个拷贝，源码中没有、二进制代码中也没有；磁盘中没有，内存中也没有。如果你是一个C++程序员，你会理解这是和C++模板的很大的区别。
一个泛型类型的声明只被编译一次，并且得到一个class文件，就像普通的class或者interface的声明一样。
类型参数就跟在方法或构造函数中普通的参数一样。就像一个方法有形式参数(formal value parameters)来描述它操作的参数的种类一样，一个泛型声明也有形式类型参数(formal type parameters)。当一个方法被调用，实参(actual arguments)替换形参，方法体被执行。当一个泛型声明被调用，实际类型参数(actual type arguments)取代形式类型参数。
一个命名的习惯：我们推荐你用简练的名字作为形式类型参数的名字(如果可能，单个字符)。最好避免小写字母，这使它和其他的普通的形式参数很容易被区分开来。许多容器类型使用E作为其中元素的类型，就像上面举的例子。在后面的例子中还会有一些其他的命名习惯。
3. 泛型和子类继承
让我们测试一下我们对泛型的理解。下面的代码片断合法么？
List<String> ls = new ArrayList<String>(); //1
List<Object> lo = ls; //2
第1行当然合法，但是这个问题的狡猾之处在于第2行。
这产生一个问题：
一个String的List是一个Object的List么？大多数人的直觉是回答：“当然！”。
好，在看下面的几行：
lo.add(new Object()); // 3
String s = ls.get(0); // 4: 试图把Object赋值给String
这里，我们使用lo指向ls。我们通过lo来访问ls,一个String的list。我们可以插入任意对象进去。结果是ls中保存的不再是String。当我们试图从中取出元素的时候，会得到意外的结果。
java编译器当然会阻止这种情况的发生。第2行会导致一个编译错误。
总之，如果Foo是Bar的一个子类型(子类或者子接口)，而G是某种泛型声明，那么G<Foo>是G<Bar>的子类型并不成立!!
这可能是你学习泛型中最难理解的部分，因为它和你的直觉相反。
这种直觉的问题在于它假定这个集合不改变。我们的直觉认为这些东西都不可改变。
举例来说，如果一个交通部(DMV)提供一个驾驶员里表给人口普查局，这似乎很合理。我们想，一个List<Driver>是一个 List<Person>，假定Driver是Person的子类型。实际上，我们传递的是一个驾驶员注册的拷贝。然而，人口普查局可能往驾驶员list中加入其他人，这破坏了交通部的记录。
为了处理这种情况，考虑一些更灵活的泛型类型很有用。到现在为止我们看到的规则限制比较大。
4. 通配符(Wildcards)
考虑写一个例程来打印一个集合(Collection)中的所有元素。下面是在老的语言中你可能写的代码：
void printCollection(Collection c) {
Iterator i = c.iterator();
for (int k = 0; k < c.size(); k++) {
System.out.println(i.next());
}
}
下面是一个使用泛型的幼稚的尝试(使用了新的循环语法):
void printCollection(Collection<Object> c) {
for (Object e : c) {
System.out.println(e);
}
}
问题是新版本的用处比老版本小多了。老版本的代码可以使用任何类型的collection作为参数，而新版本则只能使用Collection<Object>，我们刚才阐述了，它不是所有类型的collections的父类。
那么什么是各种collections的父类呢？它写作： Collection<?>(发音为:"collection of unknown")，就是，一个集合，它的元素类型可以匹配任何类型。显然，它被称为通配符。我们可以写：
void printCollection(Collection<?> c) {
for (Object e : c) {
System.out.println(e);
}
}
现在，我们可以使用任何类型的collection来调用它。注意，我们仍然可以读取c中的元素，其类型是Object。这永远是安全的，因为不管collection的真实类型是什么，它包含的都是objects。但是将任意元素加入到其中不是类型安全的：
Collection<?> c = new ArrayList<String>();
c.add(new Object()); // 编译时错误
因为我们不知道c的元素类型，我们不能向其中添加对象。
add方法有类型参数E作为集合的元素类型。我们传给add的任何参数都必须是一个未知类型的子类。因为我们不知道那是什么类型，所以我们无法传任何东西进去。唯一的例外是null，它是所有类型的成员。
另一方面，我们可以调用get()方法并使用其返回值。返回值是一个未知的类型，但是我们知道，它总是一个Object，因此把get的返回值赋值给一个Object类型的对象或者放在任何希望是Object类型的地方是安全的。
4.1. 有限制的通配符(Bounded Wildcards)
考虑一个简单的画图程序，它可以用来画各种形状，比如矩形和圆形。
为了在程序中表示这些形状，你可以定义下面的类继承结构：
public abstract class Shape {
public abstract void draw(Canvas c);
}
public class Circle extends Shape {
private int x, y, radius;
public void draw(Canvas c) { // ...
}
}
public class Rectangle extends Shape {
private int x, y, width, height;
public void draw(Canvas c) {
// ...
}
}
这些类可以在一个画布(Canvas)上被画出来:
public class Canvas {
public void draw(Shape s) {
s.draw(this);
}
}
所有的图形通常都有很多个形状。假定它们用一个list来表示，Canvas里有一个方法来画出所有的形状会比较方便：
public void drawAll(List<Shape> shapes) {
for (Shape s : shapes) {
s.draw(this);
}
}
现在，类型规则导致drawAll()只能使用Shape的list来调用。它不能，比如说对List<Circle>来调用。这很不幸，因为这个方法所作的只是从这个list读取shape，因此它应该也能对List<Circle>调用。我们真正要的是这个方法能够接受一个任意种类的shape:
public void drawAll(List<? extends Shape> shapes) { //..}
这里有一处很小但是很重要的不同:我们把类型 List<Shape> 替换成了 List<? extends Shape>。现在drawAll()可以接受任何Shape的子类的List，所以我们可以对List<Circle>进行调用。
List<? extends Shape>是有限制通配符的一个例子。这里？代表一个未知的类型，就像我们前面看到的通配符一样。但是，在这里，我们知道这个未知的类型实际上是 Shape的一个子类(它可以是Shape本身或者Shape的子类而不必是extends自Shape)。我们说Shape是这个通配符的上限 (upper bound)。
像平常一样，要得到使用通配符的灵活性有些代价。这个代价是，现在像shapes中写入是非法的。比如下面的代码是不允许的：
public void addRectangle(List<? extends Shape> shapes) {
shapes.add(0, new Rectangle()); // compile-time error!
}
你应该能够指出为什么上面的代码是不允许的。因为shapes.add的第二个参数类型是? extends Shape ——一个Shape未知的子类。因此我们不知道这个类型是什么，我们不知道它是不是Rectangle的父类；它可能是也可能不是一个父类，所以这里传递一个Rectangle不安全。
有限制的通配符正是我们解决DMV给人口普查局传送名单的例子所需要的。我们的例子假定数据用一个姓名（String）到people（用 Person或其子类来表示，比如Driver）。Map<K,V>是一个有两个类型参数的泛型类型的例子，表示map的键key和值 value。
再一次，注意形式类型参数的命名习惯——K代表keys，V代表vlaues。
public class Census {
public static void addRegistry(Map<String, ? extends Person> registry) { ...}
}...
Map<String, Driver> allDrivers = ...;
Census.addRegistry(allDrivers);
5. 泛型方法
考虑写一个方法，它用一个Object的数组和一个collection作为参数，完成把数组中所有object放入collection中的功能。
下面是第一次尝试：
static void fromArrayToCollection(Object[] a, Collection<?> c) {
for (Object o : a) {
c.add(o); // 编译期错误
}
}
现在，你应该能够学会避免初学者试图使用Collection<Object>作为集合参数类型的错误了。或许你已经意识到使用 Collection<?>也不能工作。会议一下，你不能把对象放进一个未知类型的集合中去。
解决这个问题的办法是使用generic methods。就像类型声明，方法的声明也可以被泛型化——就是说，带有一个或者多个类型参数。
static <T> void fromArrayToCollection(T[] a, Collection<T> c){
for (T o : a) {
c.add(o); // correct
}
}
我们可以使用任意集合来调用这个方法，只要其元素的类型是数组的元素类型的父类。
Object[] oa = new Object[100];
Collection<Object> co = new ArrayList<Object>();
fromArrayToCollection(oa, co);// T 指Object
String[] sa = new String[100];
Collection<String> cs = new ArrayList<String>();
fromArrayToCollection(sa, cs);// T inferred to be String
fromArrayToCollection(sa, co);// T inferred to be Object
Integer[] ia = new Integer[100];
Float[] fa = new Float[100];
Number[] na = new Number[100];
Collection<Number> cn = new ArrayList<Number>();
fromArrayToCollection(ia, cn);// T inferred to be Number
fromArrayToCollection(fa, cn);// T inferred to be Number
fromArrayToCollection(na, cn);// T inferred to be Number
fromArrayToCollection(na, co);// T inferred to be Object
fromArrayToCollection(na, cs);// compile-time error
注意，我们并没有传送真实类型参数(actual type argument)给一个泛型方法。编译器根据实参为我们推断类型�%8