新时代码农 Java 泛型类型安全代码复用类型参数化限制泛型多接口限制通配符泛型泛型方法

掌握Java泛型的力量：从基础到高级用法

dong4j2014-09-202025-01-18

深入理解泛型

什么是泛型

泛型就是变量类型的参数化。
在使用泛型前，存入集合中的元素可以是任何类型的，当从集合中取出时，所有的元素都是 Object 类型，需要进行向下的强制类型转换，转换到特定的类型。而强制类型转换容易引起运行时错误。
泛型类型参数只能被类或接口类型赋值，不能被原生数据类型赋值，原生数据类型需要使用对应的包装类。

不适用泛型

class Test {
    private Object ob; // 定义一个通用类型成员
    public Test(Object ob) {
        this.ob = ob;
    }
    public Object getOb() {
        return ob;
    }
    public void setOb(Object ob) {
        this.ob = ob;
    }
    public void showTyep() {
        System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义类Gen2的一个Integer版本
        Test intOb = new Test(new Integer(88));
        intOb.showTyep();
        int i = (Integer) intOb.getOb();
        System.out.println("value= " + i);
        System.out.println("---------------------------------");
        // 定义类Gen2的一个String版本
        Test strOb = new Test("Hello Gen!");
        strOb.showTyep();
        String s = (String) strOb.getOb();
        System.out.println("value= " + s);
        }
}

使用泛型

class Test<T> {
    private T ob; // 定义泛型成员变量
    public Test(T ob) {
        this.ob = ob;
    }
    public T getOb() {
        return ob;
    }
    public void setOb(T ob) {
        this.ob = ob;
    }
    public void showType() {
        System.out.println("T的实际类型是: " + ob.getClass().getName());
    }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义泛型类Gen的一个Integer版本
        Test<Integer> intOb = new Test<Integer>(88);
        intOb.showType();
        int i = intOb.getOb();
        System.out.println("value= " + i);
        System.out.println("----------------------------------");
        // 定义泛型类Gen的一个String版本
        Test<String> strOb = new Test<String>("Hello Gen!");
        strOb.showType();
        String s = strOb.getOb();
        System.out.println("value= " + s);
        }
}

T 的实际类型是:
java.lang.Integer
value= 88

T 的实际类型是:
java.lang.String
value= Hello Gen!

深入

有两个类如下，要构造两个类的对象，并打印出各自的成员 x。

public class StringDemo {
    private String x;
    public StringDemo(String x) {
        this.x = x;
    }
    public String getX() {
        return x;
    }
    public void setX(String x) {
        this.x = x;
    }
}
public class DoubleDemo {
    private Double x;
    public DoubleDemo(Double x) {
        this.x = x;
    }
    public Double getX() {
        return x;
    }
    public void setX(Double x) {
        this.x = x;
    }
}

重构

因为上面的类中，成员和方法的逻辑都一样，就是类型不一样，因此考虑重构。Object 是所有类的父类，因此可以考虑用 Object 做为成员类型，这样就可以实现通用了，实际上就是 “Object 泛型”.

public class ObjectDemo {
    private Object x;
    public ObjectDemo(Object x) {
        this.x = x;
    }
    public Object getX() {
        return x;
    }
    public void setX(Object x) {
        this.x = x;
    }
}
public class ObjectDemoDemo {
    public static void main(String args[]) {
        ObjectDemo strDemo = new ObjectDemo(new StringDemo("Hello Generics!"));
        ObjectDemo douDemo = new ObjectDemo(new DoubleDemo(new Double("33")));
        ObjectDemo objDemo = new ObjectDemo(new Object());
        System.out.println("strFoo.getX=" + (StringDemo) strDemo.getX());
        System.out.println("douFoo.getX=" + (DoubleDemo) douDemo.getX());
        System.out.println("objFoo.getX=" + objDemo.getX());
    }
}

运行结果如下：
strDemo.getX=StringDemo@5d748654
douDemo.getX=DoubleDemo@d1f24bb
objDemo.getX=java.lang.Object@19821f

在 Java 5 之前，为了让类有通用性，往往将参数类型、返回类型设置为 Object 类型，当获取这些返回类型来使用时候，必须将其 “强制” 转换为原有的类型或者接口，然后才可以调用对象上的方法。

强制类型转换很麻烦，我还要事先知道各个 Object 具体类型是什么，才能做出正确转换。否则，要是转换的类型不对，比如将 “Hello Generics!” 字符串强制转换为 Double, 那么编译的时候不会报错，可是运行的时候就挂了。那有没有不强制转换的办法 —- 有，改用 Java5 泛型来实现。

class GenericsTest<T> {
    private T x;
    public GenericsTest(T x) {
        this.x = x;
    }
    public T getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T x) {
        this.x = x;
    }
}

public class GenericsTestDemo {
    public static void main(String args[]) {
        GenericsTest<String> strFoo = new GenericsTest<String>("Hello Generics!");
        GenericsTest<Double> douFoo = new GenericsTest<Double>(new Double("33"));
        GenericsTest<Object> objFoo = new GenericsTest<Object>(new Object());
        System.out.println("strTest.getX=" + strTest.getX());
        System.out.println("douTest.getX=" + douTest.getX());
        System.out.println("objTest.getX=" + objTest.getX());
    }
}

运行结果：
strTest.getX=Hello Generics!
douTest.getX=33.0
objTest.getX=java.lang.Object@19821f

和使用 “Object 泛型” 方式实现结果的完全一样，但是这个 Demo 简单多了，里面没有强制类型转换信息。
下面解释一下上面泛型类的语法：

使用来声明一个类型持有者名称，然后就可以把 T 当作一个类型代表来声明成员、参数和返回值类型。
当然 T 仅仅是个名字，这个名字可以自行定义。

class GenericsTest 声明了一个泛型类，这个 T 没有任何限制，实际上相当于 Object 类型，实际上相当于 class GenericsTest。

与 Object 泛型类相比，使用泛型所定义的类在声明和构造实例的时候，可以使用 “<实际类型>” 来一并指定泛型类型持有者的真实类型。
类如
GenericsTest<Double> douTest=new GenericsTest<Double>(new Double("33"));

当然，也可以在构造对象的时候不使用尖括号指定泛型类型的真实类型，但是你在使用该对象的时候，就需要强制转换了。
比如：GenericsTest douTest=new GenericsTest(new Double("33"));

实际上，当构造对象时不指定类型信息的时候，默认会使用 Object 类型，这也是要强制转换的原因.

高级用法

限制泛型

在上面的例子中，由于没有限制 class GenericsTest 类型持有者 T 的范围，实际上这里的限定类型相当于 Object，这和 “Object 泛型” 实质是一样的。

比如我们要限制 T 为集合接口类型。只需要这么做：
class GenericsTest<T extends Collection>

这样类中的泛型 T 只能是 Collection 接口的实现类，传入非 Collection 接口编译会出错。

注意：这里的限定使用关键字 extends，后面可以是类也可以是接口。

但这里的 extends 已经不是继承的含义了，
应该理解为 T 类型是实现 Collection 接口的类型，或者 T 是继承了 XX 类的类型。

下面继续对上面的例子改进，我只要实现了集合接口的类型：

public class CollectionGenTest<T extends Collection> {
    private T x;
    public CollectionGenTest(T x) {
        this.x = x;
    }
    public T getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T x) {
        this.x = x;
    }
}

实例化的时候可以这么写

public class CollectionGenTestDemo {
    public static void main(String args[]) {
        CollectionGenTest<ArrayList> listTest = new CollectionGenTest<ArrayList>(new ArrayList(10));
        System.out.println(listTest.getX().size());
    }
}

多接口限制

虽然 Java 泛型简单的用 extends 统一的表示了原有的 extends 和 implements 的概念，但仍要遵循应用的体系，Java 只能继承一个类，但可以实现多个接口，所以你的某个类型需要用 extends 限定，且有多种类型的时候，只能存在一个是类，并且类写在第一位，接口列在后面，也就是：

1	<T extends SomeClass & interface1 & interface2 & interface3>

这里的例子仅演示了泛型方法的类型限定，对于泛型类中类型参数的限制用完全一样的规则，只是加在类声明的头部，如：

1
2
3

public class Demo<T extends Comparable & Serializable> {
    // T类型就可以用Comparable声明的方法和Seriablizable所拥有的特性了
}

通配符泛型

为了解决类型被限制死了不能动态根据实例来确定的缺点，引入了 “通配符泛型”，针对上面的例子，使用通配泛型格式为 <? extends Collection>

“?” 代表未知类型，这个类型是实现 Collection 接口。那么上面实现的方式可以写为：

public class CollectionGenTestDemo {
    public static void main(String args[]) {
        CollectionGenTest<?> listTest= new CollectionGenTest<ArrayList>(new ArrayList());
        System.out.println("实例化成功!");
    }
}

如果只指定了 <?>，而没有 extends，则默认是允许 Object 及其下的任何 Java 类了。也就是任意类。
通配符泛型不单可以向上限制，如 <? extends Collection>，还可以向下限制，如 <? super Double>，表示类型只能接受 Double 及其上层父类类型，如 Number、Object 类型的实例。
泛型类定义可以有多个泛型参数，中间用逗号隔开，还可以定义泛型接口，泛型方法。这些都与泛型类中泛型的使用规则类似。

泛型方法

是否拥有泛型方法，与其所在的类是否泛型没有关系。要定义泛型方法，只需将泛型参数列表置于返回值前。如:

public class ExampleA {
    private <T> void f(T x) {
        System.out.println(x.getClass().getName());
    }

    public static void main(String[] args) {
        ExampleA ea = new ExampleA();
        ea.f(" ");
        ea.f(10);
        ea.f('a');
        ea.f(ea);
    }
}

使用泛型方法时，不必指明参数类型，编译器会自己找出具体的类型。泛型方法除了定义不同，调用就像普通方法一样。

需要注意，一个 static 方法，无法访问泛型类的类型参数，所以，若要 static 方法需要使用泛型能力，必须使其成为泛型方法。
比如：

public class Demo{
    public static <T> T test(T a){
        return a;
    }
}

List<?> 和 List 的区别

类型参数 “” 和无界通配符 “<?>”

声明一个泛型类或泛型方法。
<?> 使用泛型类或泛型方法。

https://www.zhihu.com/question/31429113

Java 泛型 <? super T> 中 super 怎么理解？与 extends 有何不同

https://www.zhihu.com/question/20400700/answer/117464182

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