java泛型使用詳解

   現在開始深入學習java的泛型了，以前一直只是在集合中簡單的使用泛型，根本就不明白泛型的原理和作用。泛型在java中，是一個十分重要的特性，所以要好好的研究下。

一、泛型的基本概念

 泛型的定義：泛型是JDK 1.5的一項新特性，它的本質是參數化類型（Parameterized Type）的應用，也就是說所操作的數據類型被指定爲一個參數，在用到的時候在指定具體的類型。這種參數類型可以用在類、接口和方法的創建中，分別稱爲泛型類、泛型接口和泛型方法。

  泛型思想早在C++語言的模板（Templates）中就開始生根發芽，在Java語言處於還沒有出現泛型的版本時，只能通過Object是所有類型的父類和類型強制轉換兩個特點的配合來實現類型泛化。例如在哈希表的存取中，JDK 1.5之前使用HashMap的get()方法，返回值就是一個Object對象，由於Java語言裏面所有的類型都繼承於java.lang.Object，那Object轉型爲任何對象成都是有可能的。但是也因爲有無限的可能性，就只有程序員和運行期的虛擬機才知道這個Object到底是個什麼類型的對象。在編譯期間，編譯器無法檢查這個Object的強制轉型是否成功，如果僅僅依賴程序員去保障這項操作的正確性，許多ClassCastException的風險就會被轉嫁到程序運行期之中。

  泛型技術在C#和Java之中的使用方式看似相同，但實現上卻有着根本性的分歧，C#裏面泛型無論在程序源碼中、編譯後的IL中（Intermediate Language，中間語言，這時候泛型是一個佔位符）或是運行期的CLR中都是切實存在的，List<int>與List<String>就是兩個不同的類型，它們在系統運行期生成，有自己的虛方法表和類型數據，這種實現稱爲類型膨脹，基於這種方法實現的泛型被稱爲真實泛型。

  Java語言中的泛型則不一樣，它只在程序源碼中存在，在編譯後的字節碼文件中，就已經被替換爲原來的原始類型（Raw Type，也稱爲裸類型）了，並且在相應的地方插入了強制轉型代碼，因此對於運行期的Java語言來說，ArrayList<int>與ArrayList<String>就是同一個類。所以說泛型技術實際上是Java語言的一顆語法糖，Java語言中的泛型實現方法稱爲類型擦除，基於這種方法實現的泛型被稱爲僞泛型。（類型擦除在後面在學習）

  使用泛型機制編寫的程序代碼要比那些雜亂的使用Object變量，然後再進行強制類型轉換的代碼具有更好的安全性和可讀性。泛型對於集合類來說尤其有用。

  泛型程序設計（Generic Programming）意味着編寫的代碼可以被很多不同類型的對象所重用。

實例分析：

  在JDK1.5之前，Java泛型程序設計是用繼承來實現的。因爲Object類是所用類的基類，所以只需要維持一個Object類型的引用即可。就比如ArrayList只維護一個Object引用的數組：

public class ArrayList//JDK1.5之前的
{
    public Object get(int i){......}
    public void add(Object o){......}
    ......
    private Object[] elementData;
}

這樣會有兩個問題：

1、沒有錯誤檢查，可以向數組列表中添加類的對象

2、在取元素的時候，需要進行強制類型轉換

這樣，很容易發生錯誤，比如：

/**jdk1.5之前的寫法，容易出問題*/
ArrayList arrayList1=new ArrayList();
arrayList1.add(1);
arrayList1.add(1L);
arrayList1.add("asa");
int i=(Integer) arrayList1.get(1);//因爲不知道取出來的值的類型，類型轉換的時候容易出錯

這裏的第一個元素是一個長整型，而你以爲是整形，所以在強轉的時候發生了錯誤。

所以。在JDK1.5之後，加入了泛型來解決類似的問題。例如在ArrayList中使用泛型：

                /** jdk1.5之後加入泛型*/
        ArrayList<String> arrayList2=new ArrayList<String>();  //限定數組列表中的類型
//      arrayList2.add(1); //因爲限定了類型，所以不能添加整形
//      arrayList2.add(1L);//因爲限定了類型，所以不能添加整長形
        arrayList2.add("asa");//只能添加字符串
        String str=arrayList2.get(0);//因爲知道取出來的值的類型，所以不需要進行強制類型轉換

還要明白的是，泛型特性是向前兼容的。儘管 JDK 5.0 的標準類庫中的許多類，比如集合框架，都已經泛型化了，但是使用集合類（比如 HashMap 和 ArrayList）的現有代碼可以繼續不加修改地在 JDK 1.5 中工作。當然，沒有利用泛型的現有代碼將不會贏得泛型的類型安全的好處。

在學習泛型之前，簡單介紹下泛型的一些基本術語，以ArrayList<E>和ArrayList<Integer>做簡要介紹：

整個成爲ArrayList<E>泛型類型

ArrayList<E>中的 E稱爲類型變量或者類型參數

整個ArrayList<Integer> 稱爲參數化的類型

ArrayList<Integer>中的integer稱爲類型參數的實例或者實際類型參數

·ArrayList<Integer>中的<Integer>念爲typeof   Integer

ArrayList稱爲原始類型

二、泛型的使用

泛型的參數類型可以用在類、接口和方法的創建中，分別稱爲泛型類、泛型接口和泛型方法。下面看看具體是如何定義的。

1、泛型類的定義和使用

一個泛型類（generic class）就是具有一個或多個類型變量的類。定義一個泛型類十分簡單，只需要在類名後面加上<>，再在裏面加上類型參數：

class Pair<T> {
    private T value;
        public Pair(T value) {
                this.value=value;
        }
        public T getValue() {
        return value;
    }
    public void setValue(T value) {
        this.value = value;
    }
}

現在我們就可以使用這個泛型類了：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        Pair<String> pair=new Pair<String>("Hello");
        String str=pair.getValue();
        System.out.println(str);
        pair.setValue("World");
        str=pair.getValue();
        System.out.println(str);
    }

Pair類引入了一個類型變量T，用尖括號<>括起來，並放在類名的後面。泛型類可以有多個類型變量。例如，可以定義Pair類，其中第一個域和第二個域使用不同的類型：

public class Pair<T,U>{......}

注意：類型變量使用大寫形式，且比較短，這是很常見的。在Java庫中，使用變量E表示集合的元素類型，K和V分別表示關鍵字與值的類型。（需要時還可以用臨近的字母U和S）表示“任意類型”。

2、泛型接口的定義和使用

定義泛型接口和泛型類差不多，看下面簡單的例子：

interface Show<T,U>{
    void show(T t,U u);
}

class ShowTest implements Show<String,Date>{
    @Override
    public void show(String str,Date date) {
        System.out.println(str);
        System.out.println(date);
    }
}

測試一下：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        ShowTest showTest=new ShowTest();
        showTest.show("Hello",new Date());
    }

3、泛型方法的定義和使用

泛型類在多個方法簽名間實施類型約束。在 List<V> 中，類型參數 V 出現在 get()、add()、contains() 等方法的簽名中。當創建一個 Map<K, V> 類型的變量時，您就在方法之間宣稱一個類型約束。您傳遞給 add() 的值將與 get() 返回的值的類型相同。

類似地，之所以聲明泛型方法，一般是因爲您想要在該方法的多個參數之間宣稱一個類型約束。

舉個簡單的例子：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        String str=get("Hello", "World");
        System.out.println(str);
    }

    public static <T, U> T get(T t, U u) {
        if (u != null)
            return t;
        else
            return null;
    }

三、泛型變量的類型限定

在上面，我們簡單的學習了泛型類、泛型接口和泛型方法。我們都是直接使用<T>這樣的形式來完成泛型類型的聲明。

有的時候，類、接口或方法需要對類型變量加以約束。看下面的例子：

有這樣一個簡單的泛型方法：

public static <T> T get(T t1,T t2) {
        if(t1.compareTo(t2)>=0);//編譯錯誤
        return t1;
    }

因爲，在編譯之前，也就是我們還在定義這個泛型方法的時候，我們並不知道這個泛型類型T，到底是什麼類型，所以，只能默認T爲原始類型Object。所以它只能調用來自於Object的那幾個方法，而不能調用compareTo方法。

可我的本意就是要比較t1和t2，怎麼辦呢？這個時候，就要使用類型限定，對類型變量T設置限定（bound）來做到這一點。

我們知道，所有實現Comparable接口的方法，都會有compareTo方法。所以，可以對<T>做如下限定：

public static <T extends Comparable> T get(T t1,T t2) { //添加類型限定
        if(t1.compareTo(t2)>=0);
        return t1;
    }

類型限定在泛型類、泛型接口和泛型方法中都可以使用，不過要注意下面幾點：

1、不管該限定是類還是接口，統一都使用關鍵字 extends

2、可以使用&符號給出多個限定，比如

public static <T extends Comparable&Serializable> T get(T t1,T t2)

3、如果限定既有接口也有類，那麼類必須只有一個，並且放在首位置

public static <T extends Object&Comparable&Serializable> T get(T t1,T t2)