概述

在JDK 5.0，Java语言引入了好几个新的功能，其中很重要的一个就是泛型(generics)。

本文就是对泛型的一个概述。你可以很熟悉其他语言中的类似结构，比如C++里的模板(templates)。如果这样，你将会看到两者之间有相似，同时也有很大的不同。如果你之前并不熟悉酷似的东西，那就更好了，你将会没有包袱，从而重头开始。

泛型(generics)是一种对类型(types)的抽象。最常见的例子便是容量类型，比如 Java提供的Collections。

下面是Java中典型的排序用法。

List myIntList = new LinkedList(); // 1
myIntList.add(new Integer(0)); // 2
Integer x = (Integer) myIntList.iterator().next(); // 3

第三行的强制类型转换是比较烦人的。通常，程序员都是知道List里是放的什么类型的数据，然后，强制类型转换却是必不可少的。编译器只能仅仅保证Object对象被迭代器返回(iterator)。为了Integer变量赋值操作的类型安全，强制类型转换是必须的。

当然，强制类型转换并不仅仅带来混乱，还有可能因为程序员的失误，带来运行时的错误(run time error)。

能不能有种机制，程序员能明确表达意图，使一个List仅仅只能包含一个指明的类型？那这便是泛型(generics)的核心思想。下面是上面那份代码的泛型版本。

List<Integer> myIntList = new LinkedList<Integer>(); // 1'
myIntList.add(new Integer(0)); // 2'
Integer x = myIntList.iterator().next(); // 3'

留意下变量myIntList的声明，它并不只是个List，而是一个被写作List<Integer>的Integer List。我们叫List是一个泛型接口(generic interface)，拥有一个type参数，Integer。当我们新建一个List对象的时候，需要特别指定一个type参数。同时，我们可以看到，第三行的强制类型转换也消失了。

现在，你也行会认为我们已经将杂乱的麻烦移除了。我们用第一行的类型参数Integer替换了第三行的Integer强制类型转换。然而，这两者却又很大的不同。编译器现在可以在编译期进行类型安全检测了。当我们用List<Integer>类型定义myIntList时，便告诉了编译器一些约定，同时，编译器会保证这些。在一些大型程序里，泛型提供了更好的健壮性。

以上内容翻译 Java 官网 Generics Introduction

简单定义

下面是Jdk中java.util包内，List和Iterator的定义的一些简单择录。

public interface List <E> {void add(E x);Iterator<E> iterator();
}public interface Iterator<E> {E next();boolean hasNext();
}

这些代码都是相似的，除了尖括号里的内容。尖括号里的内容其实就是List和Iterator的类型参数。

类型参数会用在泛型声明中所有需要真实类型地方(虽然有很多限制)。

在概述中，我们已经看到了泛型List的调用方法；在这个调用中，所有出现类型参数(通常也被叫做参数化的类型(parameterized type))的地方(在上面例子中的E)都会被真实类型替换(在上面例子中的Integer)。

你可能会想List<Integer>就是List的一个所有E都会Integer替换的特殊版本，像下面一样：

public interface IntegerList {void add(Integer x);Iterator<Integer> iterator();
}

这种类比，虽然有些好处，但它同时也是一种误导。

说这种类比有好处，是因为参数化类型的List<Integer>的确看起来像是这种扩展。
说它误导，是因为泛型重没有做这种替换扩展。泛型不是源代码的副本，也不是二进制的，不是硬盘上副本，也不是内存里的副本。如果你是个C++程序员，你就会发现这与C++模板非常不同。

一个泛型类型的源码仅仅只会被编译一次，被转成一个Class文件，就像普通类和接口一样。

类型参数在方法或构造函数里的使用方式和普通参数一样。就像函数参数声明表示值参数(formal value parameters)，描述的是运行的值一样，一个泛型声明表示一个类型参数(formal type parameters)。当一个方法被调用时，实际参数会取代形式参数，然后执行函数体。当一个泛型被调用时，这个实际类型会用来替换形式类型参数。

一些关于命名约定的注意事项。我们推荐使用简短的方式(如果可以使用单字母)。最好能避免使用小写字母，从而很方便和普通类和接口名称区分。像上面的例子一样，很多集合类型都用E代表元素。后面我们还会有更多的例子。

以上内容翻译自Defining Simple Generics

泛型和子类型(Generics and Subtyping)

让我们测试对泛型的理解。下面的代码片段是否合法呢？

List<String> ls = new ArrayList<String>(); // 1
List<Object> lo = ls; // 2

第一行，毫无疑问是合法的。棘手的问题是第二行。这个也就是说：一个String 的list是否是一个Object的List。大部分的人可能脱口而出说，是的。

那我们继续看下面的这几行：

lo.add(new Object()); // 3
String s = ls.get(0); // 4: Attempts to assign an Object to a String!

上面的例子，我们将lo当成ls的别名。通过别名lo访问了String的list ls，然后随便插入了一个Object对象进去。结果ls就再也不能只保存String的对象了，当我们想从ls里取出一些东西的时候，我们肯定会大吃一惊。

Java的编译器会阻止上面的事情发生。上面的第二行会引起一个编译期错误。
一般而言，如果Foo是Bar的一个子类型(subtype，(subclass or subinterface))，然后G是一个泛型定义，这不会导致G<Foo>是G<Bar>的一个子类型。这个也是泛型学习里很困难的事情，因为它违背我们深信不疑的直觉。

我们不能假设容器都是不变的。我们的直觉总是让我们感觉这些东西都是一成不变的。举个栗子，如果交管局(the department of motor vehicles，DMV)拥有一个人口普查局(the census bureau)里机动车驾驶员户口信息的list，这其实挺合理的。我们可能会认为List<Driver> 是一个List<Person>(is-a)，假设Driver是Person的子类。但事实，只是把驾驶员信息做了一份拷贝。否则，如果人口普查局(the census bureau)新增一个非驾驶员的人口信息，将会污染DMV里的记录。

为了应对这种情况，我们需要更灵活地看待泛型的类型。到目前为止，我们看到的规则都是相当严格的。

以上内容翻译自 Java 官网 Generics and Subtyping

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