本文最后更新于：2024年3月18日凌晨

Java 泛型

泛型简介

泛型是Java语言的新特性，泛型的本质是参数化类型，也就是说，程序中的数据类型被指定为一个参数，泛型可以用在类，接口和方法的创建中，分别称为泛型类，泛型接口，泛型方法，下面给出了一个简单的使用泛型的例子，其中，<>之间定义形式类型参数。

[例14-1]：泛型的简单使用示例。

class Example<T> {   //T为类型参数。
  private T obj;// 定义泛型成员变量。

  public Example(T obj) {
    this.obj = obj;
  }

  public T getObj() {
    return obj;
  }

  public void showType() {
    System.out.println("T的实际类型" + obj.getClass().getName());
  }

  public static void main(String[] args) {
    Example<String> str = new Example<String>("Hello!");
    str.showType();
    String s = str.getObj();
    System.out.println("Value=" + s);
  }
}

T的实际类型java.lang.String
  Value=Hello!

Java SE1.5之前的Java版本不支持泛型，系统为实现方法参数的通用性，一般将参数定义为Object类型，我们知道，任何对象均可传递给Object类型引用变量，从而实现参数的"任意化”，但是要将对象转换为原有类型就必须使用强制类型转换。
泛型在定义时不指定参数的类型，用的时候来确定，这增加了程序的通用性，起到了程序"模版”化的效果，泛型的好处是在编译时检查类型安全，并且所有的强制类型转换都是自动和隐式的，泛型在使用中还有一些如下规则和限制：
- 泛型的类型参数只能是类（包括自定义类），不能是简单类型。
- 泛型的类型参数可以有多个，例如，Map<K,V>
- 泛型的参数类型可以使用extends语句，例如<T extends Numbe>,extends并不代表继承，它是类型范围限制，表示T<=Number
- 泛型的参数类型还可以是通配符类型，例如，ArratList<? Extends Number>，表示Number范围的某个类型，其中"?”代表未定类型。

泛型方法

你可以写一个泛型方法，该方法在调用时可以接收不同类型的参数，根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。
下面是定义泛型方法的规则：
- 所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前（在下面例子中的<E>)
- 每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开，一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型称的标识符。
- 类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。
- 泛型方法体的声明和其他方法一样，注意类型参数只能代表引用型类型，不能是原始类型（像int,double,char的等）

实例

下面的例子演示了如何使用泛型方法打印不同字符串的元素：

public class GenericMethodTest
{
  // 泛型方法 printArray
  public static < E > void printArray( E[] inputArray )
  {
    // 输出数组元素。
    for ( E element : inputArray ){
      System.out.printf( "%s ", element );
    }
    System.out.println();
  }

  public static void main( String args[] )
  {
    // 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
    Integer[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    Double[] doubleArray = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 };
    Character[] charArray = { 'H', 'E', 'L', 'L', 'O' };

    System.out.println( "整型数组元素为：" );
    printArray( intArray  ); // 传递一个整型数组。

    System.out.println( "\n双精度型数组元素为：" );
    printArray( doubleArray ); // 传递一个双精度型数组。

    System.out.println( "\n字符型数组元素为：" );
    printArray( charArray ); // 传递一个字符型数组。
  }
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

整型数组元素为：
1 2 3 4 5

双精度型数组元素为：
1.1 2.2 3.3 4.4

字符型数组元素为：
H E L L O

有界的类型参数

可能有时候，你会想限制那些被允许传递到一个类型参数的类型种类范围，例如，一个操作数字的方法可能只希望接受Number或者Number子类的实例，这就是有界类型参数的目的。
要声明一个有界的类型参数，首先列出类型参数的名称，后跟extends关键字，最后紧跟它的上界。

实例

下面的例子演示了"extends"如何使用在一般意义上的意思"extends"（类）或者"implements"（接口），该例子中的泛型方法返回三个可比较对象的最大值。

public class MaximumTest
{
  // 比较三个值并返回最大值。
  public static <T extends Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z)
  {
    T max = x; // 假设x是初始最大值。
    if ( y.compareTo( max ) > 0 ){
      max = y; //y 更大。
    }
    if ( z.compareTo( max ) > 0 ){
      max = z; // 现在 z 更大。
    }
    return max; // 返回最大对象。
  }
  public static void main( String args[] )
  {
    System.out.printf( "%d, %d 和 %d 中最大的数为 %d\n\n",3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ) );

    System.out.printf( "%.1f, %.1f 和 %.1f 中最大的数为 %.1f\n\n",6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ) );

    System.out.printf( "%s, %s 和 %s 中最大的数为 %s\n","pear","apple", "orange", maximum( "pear", "apple", "orange" ) );
  }
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

3, 4 和 5 中最大的数为 5

6.6, 8.8 和 7.7 中最大的数为 8.8

pear, apple 和 orange 中最大的数为 pear

泛型类

泛型类的声明和非泛型类的声明类似，除了在类名后面添加了类型参数声明部分。
和泛型方法一样，泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开，一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符，因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

实例

如下实例演示了我们如何定义一个泛型类：

public class Box<T> {

  private T t;

  public void add(T t) {
    this.t = t;
  }

  public T get() {
    return t;
  }

  public static void main(String[] args) {
    Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
    Box<String> stringBox = new Box<String>();

    integerBox.add(new Integer(10));
    stringBox.add(new String("测试"));

    System.out.printf("整型值为：%d\n\n", integerBox.get());
    System.out.printf("字符串为：%s\n", stringBox.get());
  }
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

1
2
3

整型值为：10

字符串为：测试。

通配符与类型参数

本质下面几种符号都是通配符，只不过是编码时的一种约定俗成的东西，通常情况下，T,E,K,V,？是这样约定的：
- T (type）表示具体的一个 Java 类型。
- K V (key value）分别代表 Java 键值对中的Key Value
- E (element）代表Element
- ？表示不确定的 Java 类型。

import java.util.*;

public class GenericTest {

  public static void main(String[] args) {
    List<String> name = new ArrayList<String>();
    List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
    List<Number> number = new ArrayList<Number>();

    name.add("icon");
    age.add(18);
    number.add(314);

    getData(name);
    getData(age);
    getData(number);

  }

  public static void getData(List<?> data) {
    System.out.println("data :" + data.get(0));
  }
}

输出结果为：

1
2
3

data :icon
data :18
data :314

解析：因为getData()方法的参数是List类型的，所以name, age, number都可以作为这个方法的实参，这就是通配符的作用。

类型通配符上限

< ? extends E>：在类型参数中使用 extends 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的子类。
- 如果传入的类型不是 E 或者 E 的子类，编译不成功。
- 泛型中可以使用 E 的方法，要不然还得强转成 E 才能使用。

实例

import java.util.*;

public class GenericTest {

  public static void main(String[] args) {
    List<String> name = new ArrayList<String>();
    List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
    List<Number> number = new ArrayList<Number>();

    name.add("icon");
    age.add(18);
    number.add(314);

    //getUperNumber(name);//1
    getUperNumber(age);//2
    getUperNumber(number);//3

  }

  public static void getData(List<?> data) {
    System.out.println("data :" + data.get(0));
  }

  public static void getUperNumber(List<? extends Number> data) {
    System.out.println("data :" + data.get(0));
  }
}

输出结果：

1 2	`data :18 data :314`

解析：在1处会出现错误，因为getUperNumber()方法中的参数已经限定了参数泛型上限为Number，所以泛型为String是不在这个范围之内，所以会报错。

类型通配符下限

< ? super E>：用 super 进行声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的父类型，直至 Object

private <T> void test(List<? super T> dst, List<T> src){
  for (T t : src) {
    dst.add(t);
  }
}

public static void main(String[] args) {
  List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
  List<Animal> animals = new ArrayList<>();
  new Test3().test(animals,dogs);
}
// Dog 是 Animal 的子类。
class Dog extends Animal {

}

通配符 ? 与 T 的区别

T是一个确定的类型，通常用于泛型类和泛型方法的定义。
?是一不确定的类型，通常用于泛型方法的调用代码和形参，不能用于定义类和泛型方法。

通过 T 来确保泛型参数的一致性

// 通过 T 来确保泛型参数的一致性。
public <T extends Number> void test(List<T> dest, List<T> src);

// 通配符是不确定的，所以这个方法不能保证两个 List 具有相同的元素类型。
public void test(List<? extends Number> dest, List<? extends Number> src);

T 可以多重限定而 ? 不行

public class MultiLimit implements MultiLimitInterfaceA, MultiLimitInterfaceB {
  public static<T extends MultiLimitInterfaceA &MultiLimitInterfaceB>void test(T t){
  }
}

使用&符号设定多重边界（Multi Bounds)，指定泛型类型 T 必须是 MultiLimitInterfaceA 和 MultiLimitInterfaceB 的共有子类型，此时变量 t 就具有了所有限定的方法和属性，对于通配符来说，因为它不是一个确定的类型，所以不能进行多重限定。

? 可以使用超类限定而 T 不行

T 只具有一种类型限定方式：

1	`T extends A`

但是通配符 ? 可以进行两种限定：

1 2	`? extends A ? super A`

`Class<T>` 和 `Class<?>` 区别

Class<T> 在实例化的时候，T要替换成具体类。
Class<?> 它是个通配泛型，?可以代表任何类型，所以主要用于声明时的限制情况。

// 可以。
public Class<?> clazz;
// 不可以，因为 T 需要指定类型。
public Class<T> clazzT;

所以当不知道定声明什么类型的 Class 的时候可以定义一个Class<?>
那如果也想 public Class<T> clazzT; 这样的话，就必须让当前的类也指定T

public class Test3<T> {
    public Class<?> clazz;
    // 不会报错。
    public Class<T> clazzT;
}

Software Language Java JavaSE 泛型与集合

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泛型类

通配符与类型参数

类型通配符上限

类型通配符下限

通配符 ? 与 T 的区别

通过 T 来确保泛型参数的一致性

T 可以多重限定而 ? 不行

? 可以使用超类限定而 T 不行

Class<T> 和 Class<?> 区别

`Class<T>` 和 `Class<?>` 区别