一、概述

泛型在Java中有很重要的地位，在面相物件程式設計及各種設計模式中有非常廣泛的應用。

什麼是泛型？為什麼要使用泛型？

泛型，即“引數化型別”。一提到引數，定義方法時有形參，呼叫方法時傳遞實參。

泛型的本質是為了引數化型別（在不建立新的型別的情況下，通過泛型指定的不同型別來控制形參具體限制的型別）。

二、具體例項

package OSChina.Genericity;

import java.util.Random;

public class FruitGenerator<T> implements  Generator<T>{
    String[] fruits = new String[]{"apple","banana","Pear"};
    @Override
    public String next(T t) {
        Random random = new Random();
        System.out.println(fruits[random.nextInt((int)t)]);
        return fruits[random.nextInt((int)t)];
    }

    public static void main(String[] args) {
        FruitGenerator ff = new FruitGenerator();
        ff.next(3);
    }
}
 

崩潰了。

然而為什麼呢？

ArrayList可以存放任意型別，例子中添加了一個String型別，添加了一個Integer型別，再使用時都以String的方式使用，因此程式崩潰了。為了解決類似這樣的問題（在編譯階段就可以解決），泛型應運而生。

我們將第一行宣告初始化list的程式碼更改一下，編譯器會在編譯階段就能夠幫我們發現類似這樣的問題。

定義泛型之後，編譯都通不過了，要的就是這個效果！

三、特性

泛型只在編譯階段有效。看下面的程式碼：

package OSChina.Genericity;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
        System.out.println(list.getClass());
        System.out.println(list.getClass()==list2.getClass());
    }
}
 

四、泛型的使用

泛型有三種使用方式，分別為：泛型類、泛型介面、泛型方法

（一）泛型類

package OSChina.Genericity;

//此處T可以隨便寫為任意標識，常見的如T、E、K、V等形式的引數常用於表示泛型
//在例項化泛型類時，必須指定T的具體型別
public class Generic<T> {
    //key這個成員變數的型別為T,T的型別由外部指定
    private T key;
    //泛型構造方法形參key的型別也為T，T的型別由外部指定
    public Generic(T key){
        this.key = key;
    }
    //泛型方法getKey的返回值型別為T，T的型別由外部指定
    public T getKey(){
        return key;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //泛型的型別引數只能是類型別（包括自定義類），不能是簡單型別
        //傳入的實參型別需與泛型的型別引數型別相同，即為Integer.
        Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);
        //傳入的實參型別需與泛型的型別引數型別相同，即為String.
        Generic<String> genericString = new Generic<String>("江疏影");
        System.out.println("泛型測試，key is "+genericInteger.getKey());
        System.out.println("泛型測試，key is "+genericString.getKey());
    }
}
 

泛型引數就是隨便傳的意思！

Generic generic = new Generic("111111");
Generic generic1 = new Generic(4444);
Generic generic2 = new Generic(55.55);
Generic generic3 = new Generic(false);

instanceof不允許存在泛型引數

以下程式碼不能通過編譯，原因一樣，泛型型別被擦除了

（二）泛型介面

泛型介面與泛型類的定義及使用基本相同。泛型介面常被用在各種類的生產器中，可以看一個例子：

//定義一個泛型介面
public interface Generator<T> {
    public T next();
}

當實現泛型介面的類，未傳入泛型實參時：

/**
 * 未傳入泛型實參時，與泛型類的定義相同，在宣告類的時候，需將泛型的宣告也一起加到類中
 * 即：class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
 * 如果不宣告泛型，如：class FruitGenerator implements Generator<T>，編譯器會報錯："Unknown class"
 */
class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
    @Override
    public T next() {
        return null;
    }
}

當實現泛型介面的類，傳入泛型實參時：

package OSChina.Genericity;

import java.util.Random;

public class FruitGenerator implements  Generator<String>{
    String[] fruits = new String[]{"apple","banana","Pear"};
    @Override
    public String next() {
        Random random = new Random();
        System.out.println(fruits[random.nextInt(3)]);
        return fruits[random.nextInt(3)];
    }

    public static void main(String[] args) {
        FruitGenerator ff = new FruitGenerator();
        ff.next();
    }
}

（三）泛型萬用字元

我們知道integer是number的一個子類，同時Generic<Integer>和Generic<Number>實際上是相同的一種基本型別。那麼問題來了，在使用Generic<Number>作為形參的方法中，能否使用Generic<Integer>的例項傳入呢？在邏輯上類似於Generic<Number>和Generic<Integer>是否可以看成具有父子關係的泛型型別呢？

為了弄清楚這個問題，我們使用Generator<T>這個泛型類繼續看下面的例子：

public void showKeyValue(Generic<Number> obj){
    Log.d("泛型測試","key value is " + obj.getKey());
}

Generic<Integer> gInteger = new Generic<Integer>(123);
Generic<Number> gNumber = new Generic<Number>(456);

showKeyValue(gNumber);

// showKeyValue這個方法編譯器會為我們報錯：Generic<java.lang.Integer> 
// cannot be applied to Generic<java.lang.Number>
// showKeyValue(gInteger);

通過提示資訊我們可以看到Generic<Integer>不能被看作為Generic<Number>的子類。由此可以看出:同一種泛型可以對應多個版本（因為引數型別是不確定的），不同版本的泛型類例項是不相容的。

回到上面的例子，如何解決上面的問題？總不能為了定義一個新的方法來處理Generic<Integer>型別的類，這顯然與java中的多臺理念相違背。因此我們需要一個在邏輯上可以表示同時是Generic<Integer>和Generic<Number>父類的引用型別。由此型別萬用字元應運而生。

我們可以將上面的方法改一下：

public void showKeyValue(Generic<?> obj){
    Log.d("泛型測試","key value is " + obj.getKey());
}

型別萬用字元一般是使用？代替具體的型別引數，注意了，此處？是型別實參，而不是型別形參。此處的？和Number、String、Integer一樣都是一種實際的型別，可以把？看成所有型別的父類。是一種真實的型別。

可以解決當具體型別不確定的時候，這個萬用字元就是 ?  ；當操作型別時，不需要使用型別的具體功能時，只使用Object類中的功能。那麼可以用 ? 萬用字元來表未知型別。

（四）泛型方法

泛型類，是在例項化類的時候指明泛型的具體型別；

泛型方法，是在呼叫方法的時候指明泛型的具體型別。

/**
 * 泛型方法的基本介紹
 * @param tClass 傳入的泛型實參
 * @return T 返回值為T型別
 * 說明：
 *     1）public 與 返回值中間<T>非常重要，可以理解為宣告此方法為泛型方法。
 *     2）只有聲明瞭<T>的方法才是泛型方法，泛型類中的使用了泛型的成員方法並不是泛型方法。
 *     3）<T>表明該方法將使用泛型型別T，此時才可以在方法中使用泛型型別T。
 *     4）與泛型類的定義一樣，此處T可以隨便寫為任意標識，常見的如T、E、K、V等形式的引數常用於表示泛型。
 */
public <T> T genericMethod(Class<T> tClass)throws InstantiationException ,
  IllegalAccessException{
        T instance = tClass.newInstance();
        return instance;
}

Object obj = genericMethod(Class.forName("com.test.test"));

1、泛型方法的基本用法

public class GenericTest {
   //這個類是個泛型類，在上面已經介紹過
   public class Generic<T>{     
        private T key;

        public Generic(T key) {
            this.key = key;
        }

        //我想說的其實是這個，雖然在方法中使用了泛型，但是這並不是一個泛型方法。
        //這只是類中一個普通的成員方法，只不過他的返回值是在宣告泛型類已經宣告過的泛型。
        //所以在這個方法中才可以繼續使用 T 這個泛型。
        public T getKey(){
            return key;
        }

        /**
         * 這個方法顯然是有問題的，在編譯器會給我們提示這樣的錯誤資訊"cannot reslove symbol E"
         * 因為在類的宣告中並未宣告泛型E，所以在使用E做形參和返回值型別時，編譯器會無法識別。
        public E setKey(E key){
             this.key = keu
        }
        */
    }

    /** 
     * 這才是一個真正的泛型方法。
     * 首先在public與返回值之間的<T>必不可少，這表明這是一個泛型方法，並且聲明瞭一個泛型T
     * 這個T可以出現在這個泛型方法的任意位置.
     * 泛型的數量也可以為任意多個 
     *    如：public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){
     *        ...
     *        }
     */
    public <T> T showKeyName(Generic<T> container){
        System.out.println("container key :" + container.getKey());
        //當然這個例子舉的不太合適，只是為了說明泛型方法的特性。
        T test = container.getKey();
        return test;
    }

    //這也不是一個泛型方法，這就是一個普通的方法，只是使用了Generic<Number>這個泛型類做形參而已。
    public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
        Log.d("泛型測試","key value is " + obj.getKey());
    }

    //這也不是一個泛型方法，這也是一個普通的方法，只不過使用了泛型萬用字元?
    //同時這也印證了泛型萬用字元章節所描述的，?是一種型別實參，可以看做為Number等所有類的父類
    public void showKeyValue2(Generic<?> obj){
        Log.d("泛型測試","key value is " + obj.getKey());
    }

     /**
     * 這個方法是有問題的，編譯器會為我們提示錯誤資訊："UnKnown class 'E' "
     * 雖然我們聲明瞭<T>,也表明了這是一個可以處理泛型的型別的泛型方法。
     * 但是隻聲明瞭泛型型別T，並未宣告泛型型別E，因此編譯器並不知道該如何處理E這個型別。
    public <T> T showKeyName(Generic<E> container){
        ...
    }  
    */

    /**
     * 這個方法也是有問題的，編譯器會為我們提示錯誤資訊："UnKnown class 'T' "
     * 對於編譯器來說T這個型別並未專案中宣告過，因此編譯也不知道該如何編譯這個類。
     * 所以這也不是一個正確的泛型方法宣告。
    public void showkey(T genericObj){

    }
    */

    public static void main(String[] args) {


    }
}

2、類中的泛型方法

當然這並不是泛型方法的全部，泛型方法可以出現雜任何地方和任何場景中使用。但是有一種情況是非常特殊的，當泛型方法出現在泛型類中時，我們再通過一個例子看一下

public class GenericFruit {
    class Fruit{
        @Override
        public String toString() {
            return "fruit";
        }
    }

    class Apple extends Fruit{
        @Override
        public String toString() {
            return "apple";
        }
    }

    class Person{
        @Override
        public String toString() {
            return "Person";
        }
    }

    class GenerateTest<T>{
        public void show_1(T t){
            System.out.println(t.toString());
        }

        //在泛型類中聲明瞭一個泛型方法，使用泛型E，這種泛型E可以為任意型別。可以型別與T相同，也可以不同。
        //由於泛型方法在宣告的時候會宣告泛型<E>，因此即使在泛型類中並未宣告泛型，編譯器也能夠正確識別泛型方法中識別的泛型。
        public <E> void show_3(E t){
            System.out.println(t.toString());
        }

        //在泛型類中聲明瞭一個泛型方法，使用泛型T，注意這個T是一種全新的型別，可以與泛型類中宣告的T不是同一種類型。
        public <T> void show_2(T t){
            System.out.println(t.toString());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Apple apple = new Apple();
        Person person = new Person();

        GenerateTest<Fruit> generateTest = new GenerateTest<Fruit>();
        //apple是Fruit的子類，所以這裡可以
        generateTest.show_1(apple);
        //編譯器會報錯，因為泛型型別實參指定的是Fruit，而傳入的實參類是Person
        //generateTest.show_1(person);

        //使用這兩個方法都可以成功
        generateTest.show_2(apple);
        generateTest.show_2(person);

        //使用這兩個方法也都可以成功
        generateTest.show_3(apple);
        generateTest.show_3(person);
    }
}

3、泛型方法與可變引數

如果靜態方法要使用泛型的話，必須將靜態方法也定義成泛型方法 。

package OSChina.Genericity;

public class GenericFruit {
    //靜態方法中使用泛型，必須要將泛型定義在方法上。
    public static <T> void printMsg(T...args){
        for(T t:args){
            System.out.println("泛型測試，it is "+t);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        printMsg("1111",2222,"江疏影","0.00",55.55);
    }
}

5、泛型方法總結

儘量使用泛型方法！

（五）泛型上下邊界

為泛型新增上邊界，即傳入的型別實參必須是指定型別的子型別。

static？

報錯啦！String型別不是Number型別的子類

泛型的上下邊界新增，必須與泛型的宣告在一起 。

（六）關於泛型陣列要提一下

看到了很多文章中都會提起泛型陣列，經過檢視sun的說明文件，在java中是”不能建立一個確切的泛型型別的陣列”的。

也就是說下面的這個例子是不可以的：

使用萬用字元建立泛型陣列是可以的

List<?>[] ls = new ArrayList<?>[10];

下面採用萬用字元的方式是被允許的:陣列的型別不可以是型別變數，除非是採用萬用字元的方式，因為對於萬用字元的方式，最後取出資料是要做顯式的型別轉換的。

 

素小