史上最全java范型讲解

什么是java的泛型？

Java泛型是在JDK 5.0中引入的，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。

泛型基础

让我们想象一个场景，我们想要在Java中创建一个列表来存储Integer；我们很容易写：

List list = new LinkedList();
list.add(new Integer(1)); 
Integer i = list.iterator().next();

令人惊讶的是，编译器会抱怨最后一行。它不知道返回什么数据类型。编译器将需要显式强制转换：

Integer i = (Integer) list.iterator.next();

没有可以保证列表的返回类型为Integer。此时列表可以容纳任何对象。我们只知道我们通过检查上下文来检索列表。在查看类型时，它只能保证它是一个Object，因此需要进行显式强制转换以确保该类型是安全的。

这种转换可能很烦人，我们知道此列表中的数据类型是Integer。演员表也使我们的代码混乱。如果程序员在显式转换中犯了错误，则可能导致与类型相关的运行时错误。

如果程序员可以表达使用特定类型的意图，而编译器可以确保这种类型的正确性，则容易得多。这是泛型背后的核心思想。

让我们将前面的代码片段的第一行修改为：

List<Integer> list = new LinkedList<>();

通过添加包含该类型的菱形运算符<>，我们仅将此列表的特殊化范围缩小为Integer类型，即，我们指定将在列表内保留的类型。编译器可以在编译时强制执行类型。在小型程序中，这看似微不足道，但是，在大型程序中，这可以增加强大的鲁棒性，并使程序更易于阅读。

泛型方法

泛型方法是用单个方法声明编写的那些方法，并且可以使用不同类型的参数来调用。编译器将确保使用任何一种类型的正确性。这些是泛型方法的一些属性：

• 泛型方法在方法声明的返回类型之前具有类型参数（包含该类型的菱形运算符）
• 类型参数可以是有界的（边界将在本文后面进行解释）
• 泛型方法可以在方法签名中使用逗号分隔不同类型的参数
• 通用方法的方法主体就像普通方法一样

定义将数组转换为列表的通用方法的示例：

public <T> List<T> fromArrayToList(T[] a) {   
    return Arrays.stream(a).collect(Collectors.toList());
}

在前面的例子中，在方法签名意味着该方法将被处理的通用型Ť。即使该方法返回void，这也是必需的。

如上所述，该方法可以处理一个以上的泛型类型，在这种情况下，必须将所有泛型类型添加到方法签名中，例如，如果我们要修改上述方法以处理类型T和类型G，应该这样写：

public static <T, G> List<G> fromArrayToList(T[] a, Function<T, G> mapperFunction) {
    return Arrays.stream(a)
      .map(mapperFunction)
      .collect(Collectors.toList());
}

我们传递了一个函数，该函数将具有T类型的元素的数组转换为具有G类型的元素的列表。一个示例是将Integer转换为其String表示形式：

@Test
public void givenArrayOfIntegers_thanListOfStringReturnedOK() {
    Integer[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5};
    List<String> stringList
      = Generics.fromArrayToList(intArray, Object::toString);
 
    assertThat(stringList, hasItems("1", "2", "3", "4", "5"));
}

泛型边界

• 上边界

当泛型T给定形如 的A类型到A类型任何子类的限制域，可以匹配任何在此限制域中的类型，此种表示叫上边界通配符

上边界不能往里存，只能往外取,请看下面例子：

        List<? extends List> lists2 = new ArrayList<>();
        // 编译器正确
        List list1=lists2.get(0);
        // 编译器报错
        lists2.add(new LinkedList());

• 下边界

当泛型T给定形如 的A类型到A类型任何父类的限制域，可以匹配任何在此限制域中的类型，此种表示叫下边界通配符。

上边界只能往里存，不能往外取,请看下面例子：

        List<? super List> lists = new ArrayList<>();
         // 编译器正确
        lists.add(new ArrayList());
         // 编译器正确
        lists.add(new LinkedList());
        // 编译器报错
        List list = lists.get(0);

通配符 <? extends A>

通配符由Java中的问号表示。”，它们用于指代未知类型。通配符在使用泛型时特别有用。

public static void paintAllBuildings(List<? extends Building> buildings) {
    ...
}

泛型擦除

泛型已添加到Java中，以确保类型安全并确保泛型不会在运行时引起开销，编译器在编译时对泛型应用了一个称为类型擦除的过程。

类型擦除会删除所有类型参数，并用其边界或对象（如果类型参数是无界的）替换它。因此，编译后的字节码仅包含常规类，接口和方法，从而确保不会产生任何新类型。在编译时，正确的转换也适用于Object类型。

下面是类型擦除的一个示例：

public <T> List<T> genericMethod(List<T> list) {
    return list.stream().collect(Collectors.toList());
}

使用类型擦除时，无界类型T被Object替换，如下所示：

// 擦除后的方法只剩下Object
public List<Object> withErasure(List<Object> list) {
    return list.stream().collect(Collectors.toList());
}

// which in practice results in
public List withErasure(List list) {
    return list.stream().collect(Collectors.toList());
}

如果类型是有界的，那么在编译时，该类型将被有界的代替：

public <T extends Building> void genericMethod(T t) {
    ...
}

编译后会改变：

public void genericMethod(Building t) {
    ...
}

END

泛型是Java语言的强大功能，它使我们的开发工作更加简单，并且不易出错。泛型在编译时强制类型正确，最重要的是，使用泛型是不会给我们的应用程序造成任何额外的开销。

End

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