基本概念和原理

为什么使用泛型：

在没有使用泛型之前，一旦把一个对象“丢进”Java集合中，集合就会忘记对象的类型，把所有的对象当成Object类型处理。当程序从集合中取出对象后，就需要进行强制类型转换，这种强制类型转换不仅是代码臃肿，而且容易引起ClassCastException异常。

标题的基本概念：

所谓泛型，就是允许在定义类、接口、方法时使用类型形参，这个类型形参（或叫泛型）将在声明变量、创建对象、调用方法时动态地指定（即传入实际的类型参数，也可称为类型实参）。

使用泛型的好处：

更好的安全性
通过使用泛型，开发环境和编译器能确保不会用错类型，为程序多设置一道安全防护网。
更好的可读性
使用泛型，可以省去繁琐的强制类型转换，再加上明确的类型信息，代码可读性也会更好。

泛型的使用：

public class Test<T> {T first;T second;public Test(T first, T second) {this.first = first;this.second = second;}public T getFirst() {return first;}public T getSecond() {return second;}
}

Test是一个泛型类，与普通类的区别：

类名后多了一个<T>;
first和second的类型都是T;

T表示类型参数，泛型就是类型参数化，处理的数据类型不是固定的，而是可以作为参数传入。

泛型的原理：

Java有Java编译器和Java虚拟机，编译器将Java源代码转换为.class文件，虚拟机加载并运行.class文件。对于泛型类，Java编译器会将泛型代码转换为普通的非泛型代码，就像上面的普通Test类代码及其使用代码一样，将类型参数T擦除，替换Object，插入必要的强制类型转换。Java虚拟机实际执行的时候，它是不知道泛型这回事的，只知道普通的类及代码。

泛型擦除：

Java泛型是通过擦除实现额，类定义中的类型参数如T会被替换为Object，在程序运行过程中，不知道泛型的实际类型参数，比如Test<Integer>,运行中只知道Test，而不知道Integer。

深入泛型

//定义接口时指定了一个泛型形参，该形参名为E
public interface Test<E> {//在接口方法里,E可作为类型使用//下面方法可以使用E作为类型参数void add(E x);Iterable<E> iterator();//在接口里,E完全可以作为类型使用E next();
}
public interface Map<K, V> {//在接口里K、V完全可以作为类型使用Set<K> keySet();V put(K key, V value);
}

解释：
允许在定义接口、类时声明泛型形参，泛型形参在整个接口、类体内可当成类型使用，几乎所有可使用普通方法类型的地方都可以使用这种泛型形参。

注：
当创建泛型声明的自定义类，为该类定义构造器时，构造器名还是原来的类名，不要增加泛型声明。 例如，为Test<T>类定义构造器，其构造器名依然是Test，而不是Test<T>;！调用该构造器时却可以使用Test<T>的形式，当然应该为T形参传入实际的类型参数。Java7提供了“菱形”语法，允许省略<>中的类型实参。

从泛型类派生子类：

方法中的形参代表变量、常量、表达式等数据，本文把它们直接称为形参，或者称为数据形参。定义方式时可以声明数据形参，调用方法（使用方法）时必须为这些数据形参传入实际的数据；于此类似的是，定义类、接口、方法时可以使用声明泛型形参，使用类、接口、方法时应该为泛型形参传入实际的类型。

//定义类A继承Apple类，Apple类不能跟泛型形参
public class A extends Apple<T> {}   //错误//使用Apple类时为T形参传入String类型
public class A extends Apple<String> //正确

调用方法时必须为所有的数据形参传入参数值， 与调用方法不同的是，使用类、接口时也可以不为泛型形参传入实际的类型参数，即下面代码也是正确的。

public class A extends Apple  //正确

像这种使用Apple类时省略泛型的形式被称为原始类型（raw type）。
如果使用Apple类时没有传入实际的类型（即使用原始类型），Java编译器可能发出警告：使用了未经检查或不安全的操作 - - 就是泛型检查的警告。

并不存在泛型类：

看如下代码：

List<String> list = new ArrayList<>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
//调用getClass()方法来比较list和list2的类是否相等
System.out.println(list.getClass() == list2.getClass());

运行上面的代码片段，可能有读者认为应该输出false，但实际输出true。因为不管泛型的实际类型参数是什么，它们在运行时总有同样的类（Class）。
不管为泛型形参传入哪一种类型实参，对于Java来说，它们依然被当成同一个类来处理，在内存中也只占用一块内存空间，因此在静态方法、静态初始化块或者静态变量（它们都是类相关的）的声明和初始化中不允许使用泛型形参。

public class Test<T> {//下面代码错误，不能在静态变量声明中使用泛型形参static T info;//正确T age;public void foo(T msg) { }//下面代码错误，不能再静态方法声明中使用使用泛型形参public static void bar(T msg) {}
}

由于系统中并不会真正生成泛型类，所以instanceof运算符后不能使用泛型类。

java.util.Collection<String> cs = new java.util.ArrayList<String>();
//下面代码编译时引起错误：instanceof运算符后不能使用泛型
if(cs instanceof java.util.ArrayList<String>) {}

使用类型通配符：

为了表示各种泛型List的父类，可以使用类型通配符，类型通配符是一个问号（?），将一个问号作为类型实参传给List集合，写作：List<?>（意思是元素类型未知的List）。这个问号（?）被称为通配符，它的元素类型可以匹配任何类型。
看如下代码：

public void test(List<?> c) { }

设定类型通配符的上限（协变）：

指定通配符上限的集合，只能从集合中取元素（取出的元素总是上限的类型或其子类），不能向集合中添加元素（因为编译器没法确定集合元素实际是哪种子类型）。

设定类型通配符的下限（逆变）：

除可以指定通配符的上限之外，Java也允许指定通配符的下限，通配符的下限用<? super 类型>的方式类指定，通配符下限的作用与通配符上限的作用恰好相反。
Foo是Bar的子类，当程序需要一个A<? super Foo>变量时，程序可以将A<Bar>、A<Object>赋值给A<? super Foo>类型的变量，这种方式称为逆变。
对于逆变的泛型来说，编译器只知道集合元素是下限的父类型，但具体是哪种父类型则不确定。因此，这种逆变的泛型集合能向其中添加元素（因为实际赋值的集合元素总是逆变声明的父类），从集合中取元素时只能被当成Object类型处理（编译器无法确定取出的到底是哪个父类的对象）。

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