Java泛型 - 快速指南

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Java泛型 - 概述

如果我们能够编写一个单一的排序方法，用于排序整数数组、字符串数组或任何支持排序类型的数组元素，那就太好了。

Java泛型方法和泛型类使程序员能够用单个方法声明指定一组相关方法，或者用单个类声明指定一组相关类型。

泛型还提供编译时类型安全，允许程序员在编译时捕获无效类型。

使用Java泛型概念，我们可以编写一个用于排序对象数组的泛型方法，然后用整数数组、双精度数组、字符串数组等调用泛型方法来排序数组元素。

Java泛型 - 环境设置

本地环境设置

JUnit是一个Java框架，所以首要要求是在你的机器上安装JDK。

系统需求

步骤1：验证你的机器上是否安装了Java

首先，打开控制台并根据你使用的操作系统执行java命令。

让我们验证所有操作系统的输出：

如果你的系统上没有安装Java，请从以下链接下载Java软件开发工具包(SDK): https://www.oracle.com。在本教程中，我们假设安装的版本为Java 1.6.0_21。

步骤2：设置JAVA环境

设置**JAVA_HOME**环境变量，使其指向Java安装在你的机器上的基目录位置。例如：

将Java编译器位置添加到系统路径。

使用上面解释的命令**java -version**验证Java安装。

Java泛型 - 类

泛型类声明看起来像非泛型类声明，只是类名后面跟着一个类型参数部分。

泛型类的类型参数部分可以包含一个或多个用逗号分隔的类型参数。这些类被称为参数化类或参数化类型，因为它们接受一个或多个参数。

语法

public class Box<T> {
   private T t;
}

其中

• **Box** − Box是一个泛型类。

• **T** − 传递给泛型类的泛型类型参数。它可以接受任何对象。

• **t** − 泛型类型T的实例。

描述

T是传递给泛型类Box的类型参数，创建Box对象时应该传递。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

GenericsTester.java

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   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("Hello World"));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringBox.get());
   }
}

class Box<T> {
   private T t;

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

   public T get() {
      return t;
   }   
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World

类型参数命名约定

按照约定，类型参数名称被命名为单个大写字母，以便可以轻松地区分类型参数和普通的类或接口名称。以下是常用类型参数名称的列表：

• **E** − 元素，主要用于Java集合框架。

• **K** − 键，主要用于表示映射键的参数类型。

• **V** − 值，主要用于表示映射值的参数类型。

• **N** − 数字，主要用于表示数字。

• **T** − 类型，主要用于表示第一个泛型类型参数。

• **S** − 类型，主要用于表示第二个泛型类型参数。

• **U** − 类型，主要用于表示第三个泛型类型参数。

• **V** − 类型，主要用于表示第四个泛型类型参数。

下面的例子将展示上面提到的概念。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

GenericsTester.java

package com.tutorialspoint;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer, String> box = new Box<Integer, String>();
      box.add(Integer.valueOf(10),"Hello World");
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getFirst());
      System.out.printf("String Value :%s\n", box.getSecond());

      Pair<String, Integer> pair = new Pair<String, Integer>(); 
      pair.addKeyValue("1", Integer.valueOf(10));
      System.out.printf("(Pair)Integer Value :%d\n", pair.getValue("1"));

      CustomList<Box> list = new CustomList<Box>();
      list.addItem(box);
      System.out.printf("(CustomList)Integer Value :%d\n", list.getItem(0).getFirst());
   }
}

class Box<T, S> {
   private T t;
   private S s;

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

   public T getFirst() {
      return t;
   } 

   public S getSecond() {
      return s;
   } 
}

class Pair<K,V>{
   private Map<K,V> map = new HashMap<K,V>();

   public void addKeyValue(K key, V value) {
      map.put(key, value);
   }

   public V getValue(K key) {
      return map.get(key);
   }
}

class CustomList<E>{
   private List<E> list = new ArrayList<E>();

   public void addItem(E value) {
      list.add(value);
   }

   public E getItem(int index) {
      return list.get(index);
   }
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World
(Pair)Integer Value :10
(CustomList)Integer Value :10

Java泛型 - 类型推断

类型推断表示Java编译器能够查看方法调用及其对应的声明来检查并确定类型参数的能力。推断算法检查参数的类型，如果可用，则返回分配的类型。推断算法试图找到一个可以满足所有类型参数的特定类型。

如果未使用类型推断，编译器会生成未经检查的转换警告。

语法

Box<Integer> integerBox = new Box<>();

其中

• **Box** − Box是一个泛型类。

• **<>** −菱形运算符表示类型推断。

描述

使用菱形运算符，编译器确定参数的类型。此运算符从Java SE 7版本开始可用。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

GenericsTester.java

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      //type inference   
      Box<Integer> integerBox = new Box<>();
      //unchecked conversion warning
      Box<String> stringBox = new Box<String>();

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

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringBox.get());
   }
}

class Box<T> {
   private T t;

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

   public T get() {
      return t;
   }   
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World

Java泛型 - 方法

你可以编写单个泛型方法声明，该声明可以用不同类型的参数调用。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器会适当地处理每个方法调用。以下是定义泛型方法的规则：

• 所有泛型方法声明都有一个由尖括号（< 和 >）分隔的类型参数部分，该部分位于方法的返回类型之前（在下一个示例中为< E >）。

• 每个类型参数部分包含一个或多个用逗号分隔的类型参数。类型参数，也称为类型变量，是一个标识符，它指定一个泛型类型名称。

• 类型参数可以用来声明返回类型，并充当传递给泛型方法的参数类型的占位符，这些参数被称为实际类型参数。

• 泛型方法的主体声明与任何其他方法的声明相同。请注意，类型参数只能表示引用类型，不能表示基本类型（如int、double和char）。

示例

以下示例说明了如何使用单个泛型方法打印不同类型的数组：

public class GenericMethodTest {
   // generic method printArray
   public static < E > void printArray( E[] inputArray ) {
      // Display array elements
      for(E element : inputArray) {
         System.out.printf("%s ", element);
      }
      System.out.println();
   }

   public static void main(String args[]) {
      // Create arrays of Integer, Double and 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("Array integerArray contains:");
      printArray(intArray);   // pass an Integer array

      System.out.println("\nArray doubleArray contains:");
      printArray(doubleArray);   // pass a Double array

      System.out.println("\nArray characterArray contains:");
      printArray(charArray);   // pass a Character array
   }
}

这将产生以下结果：

输出

Array integerArray contains:
1 2 3 4 5 

Array doubleArray contains:
1.1 2.2 3.3 4.4 

Array characterArray contains:
H E L L O

Java泛型 - 多个类型参数

泛型类可以具有多个类型参数。以下示例将展示上面提到的概念。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

GenericsTester.java

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer, String> box = new Box<Integer, String>();
      box.add(Integer.valueOf(10),"Hello World");
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getFirst());
      System.out.printf("String Value :%s\n", box.getSecond());

      Box<String, String> box1 = new Box<String, String>();
      box1.add("Message","Hello World");
      System.out.printf("String Value :%s\n", box1.getFirst());
      System.out.printf("String Value :%s\n", box1.getSecond());
   }
}

class Box<T, S> {
   private T t;
   private S s;

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

   public T getFirst() {
      return t;
   } 

   public S getSecond() {
      return s;
   } 
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World
String Value :Message
String Value :Hello World

Java泛型 - 参数化类型

泛型类可以具有参数化类型，其中类型参数可以用参数化类型替换。以下示例将展示上面提到的概念。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

GenericsTester.java

package com.tutorialspoint;

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


public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer, List<String>> box
         = new Box<Integer, List<String>>();
      
      List<String> messages = new ArrayList<String>();
      
      messages.add("Hi");
      messages.add("Hello");
      messages.add("Bye");      
      
      box.add(Integer.valueOf(10),messages);
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getFirst());
      System.out.printf("String Value :%s\n", box.getSecond());

      
   }
}

class Box<T, S> {
   private T t;
   private S s;

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

   public T getFirst() {
      return t;
   } 

   public S getSecond() {
      return s;
   } 
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :[Hi, Hello, Bye]

Java泛型 - 原始类型

如果在创建泛型类或接口的对象时未传递类型参数，则原始类型是泛型类或接口的对象。以下示例将展示上面提到的概念。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

GenericsTester.java

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer> box = new Box<Integer>();
      
      box.set(Integer.valueOf(10));
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getData());
      
      
      Box rawBox = new Box();
      
      //No warning
      rawBox = box;
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", rawBox.getData());
      
      //Warning for unchecked invocation to set(T)
      rawBox.set(Integer.valueOf(10));
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", rawBox.getData());
      
      //Warning for unchecked conversion
      box = rawBox;
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getData());
   }
}

class Box<T> {
   private T t; 

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

   public T getData() {
      return t;
   } 
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
Integer Value :10
Integer Value :10
Integer Value :10

Java泛型 - 有界类型参数

有时你可能希望限制允许传递给类型参数的类型的种类。例如，对数字进行操作的方法可能只想接受Number或其子类的实例。这就是有界类型参数的用途。

要声明有界类型参数，请列出类型参数的名称，后跟extends关键字，然后是其上界。

示例

以下示例说明了如何以一般意义上使用extends来表示“扩展”（如在类中）或“实现”（如在接口中）。此示例是一个泛型方法，用于返回三个Comparable对象的较大者：

public class MaximumTest {
   // determines the largest of three Comparable objects
   
   public static <T extends Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z) {
      T max = x;   // assume x is initially the largest
      
      if(y.compareTo(max) > 0) {
         max = y;   // y is the largest so far
      }
      
      if(z.compareTo(max) > 0) {
         max = z;   // z is the largest now                 
      }
      return max;   // returns the largest object   
   }
   
   public static void main(String args[]) {
      System.out.printf("Max of %d, %d and %d is %d\n\n", 
         3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ));

      System.out.printf("Max of %.1f,%.1f and %.1f is %.1f\n\n",
         6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ));

      System.out.printf("Max of %s, %s and %s is %s\n","pear",
         "apple", "orange", maximum("pear", "apple", "orange"));
   }
}

这将产生以下结果：

输出

Max of 3, 4 and 5 is 5

Max of 6.6,8.8 and 7.7 is 8.8

Max of pear, apple and orange is pear

Java泛型 - 多重界限

一个类型参数可以有多个界限。

语法

public static <T extends Number & Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z)

其中

• **maximum** − maximum是一个泛型方法。

• **T** − 传递给泛型方法的泛型类型参数。它可以接受任何对象。

描述

T是传递给泛型类Box的类型参数，并且应该是Number类的子类型，并且必须实现Comparable接口。如果传递类作为界限，则应该在接口之前传递，否则将发生编译时错误。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      System.out.printf("Max of %d, %d and %d is %d\n\n", 
         3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ));

      System.out.printf("Max of %.1f,%.1f and %.1f is %.1f\n\n",
         6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ));
   }

   public static <T extends Number 
      & Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z) {
      T max = x;      
      if(y.compareTo(max) > 0) {
         max = y;   
      }

      if(z.compareTo(max) > 0) {
         max = z;                    
      }
      return max;      
   }

   // Compiler throws error in case of below declaration
   /* public static <T extends Comparable<T> 
      & Number> T maximum1(T x, T y, T z) {
      T max = x;      
      if(y.compareTo(max) > 0) {
         max = y;   
      }

      if(z.compareTo(max) > 0) {
         max = z;                    
      }
      return max;   
   }*/
}

这将产生以下结果：

输出

Max of 3, 4 and 5 is 5

Max of 6.6,8.8 and 7.7 is 8.8

Java泛型 - 列表

Java在List接口中提供了泛型支持。

语法

List<T> list = new ArrayList<T>();

其中

• **list** − List接口的对象。

• **T** − 在列表声明期间传递的泛型类型参数。

描述

T是传递给泛型接口List及其实现类ArrayList的类型参数。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

package com.tutorialspoint;

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

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {

      List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
  
      integerList.add(Integer.valueOf(10));
      integerList.add(Integer.valueOf(11));

      List<String> stringList = new ArrayList<String>();
  
      stringList.add("Hello World");
      stringList.add("Hi World");
 

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerList.get(0));
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringList.get(0));

      for(Integer data: integerList) {
         System.out.printf("Integer Value :%d\n", data);
      }

      Iterator<String> stringIterator = stringList.iterator();

      while(stringIterator.hasNext()) {
         System.out.printf("String Value :%s\n", stringIterator.next());
      }
   }  
}

这将产生以下结果：

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World
Integer Value :10
Integer Value :11
String Value :Hello World
String Value :Hi World

Java泛型 - 集合

Java在Set接口中提供了泛型支持。

语法

Set<T> set = new HashSet<T>();

其中

• **set** − Set接口的对象。

• **T** − 在集合声明期间传递的泛型类型参数。

描述

T是传递给泛型接口Set及其实现类HashSet的类型参数。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

package com.tutorialspoint;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {

      Set<Integer> integerSet = new HashSet<Integer>();
  
      integerSet.add(Integer.valueOf(10));
      integerSet.add(Integer.valueOf(11));

      Set<String> stringSet = new HashSet<String>();
  
      stringSet.add("Hello World");
      stringSet.add("Hi World");
 

      for(Integer data: integerSet) {
         System.out.printf("Integer Value :%d\n", data);
      }

      Iterator<String> stringIterator = stringSet.iterator();

      while(stringIterator.hasNext()) {
         System.out.printf("String Value :%s\n", stringIterator.next());
      }
   }  
}

这将产生以下结果：

输出

Integer Value :10
Integer Value :11
String Value :Hello World
String Value :Hi World

Java泛型 - 映射

Java在Map接口中提供了泛型支持。

语法

Set<T> set = new HashSet<T>();

其中

• **set** − Set接口的对象。

• **T** − 在集合声明期间传递的泛型类型参数。

描述

T是传递给泛型接口Set及其实现类HashSet的类型参数。

示例

使用你选择的任何编辑器创建以下Java程序。

package com.tutorialspoint;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {

      Map<Integer,Integer> integerMap 
         = new HashMap<Integer,Integer>();
  
      integerMap.put(1, 10);
      integerMap.put(2, 11);

      Map<String,String> stringMap = new HashMap<String,String>();
    
      stringMap.put("1", "Hello World");
      stringMap.put("2","Hi World");
 

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerMap.get(1));
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringMap.get("1"));

      // iterate keys.
      Iterator<Integer> integerIterator   = integerMap.keySet().iterator();

      while(integerIterator.hasNext()) {
         System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerIterator.next());
      }

      // iterate values.
      Iterator<String> stringIterator   = stringMap.values().iterator();

      while(stringIterator.hasNext()) {
         System.out.printf("String Value :%s\n", stringIterator.next());
      }
   }  
}

这将产生以下结果：

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World
Integer Value :1
Integer Value :2
String Value :Hello World
String Value :Hi World

Java泛型 - 上界通配符

问号（?），表示通配符，在泛型中代表未知类型。有时你可能希望限制允许传递给类型参数的类型的种类。例如，对数字进行操作的方法可能只想接受Number或其子类的实例。

要声明上界通配符参数，请列出？，后跟extends关键字，然后是其上界。

示例

以下示例说明了如何使用extends指定上界通配符。

package com.tutorialspoint;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class GenericsTester {

   public static double sum(List<? extends Number> numberlist) {
      double sum = 0.0;
      for (Number n : numberlist) sum += n.doubleValue();
      return sum;
   }

   public static void main(String args[]) {
      List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3);
      System.out.println("sum = " + sum(integerList));

      List<Double> doubleList = Arrays.asList(1.2, 2.3, 3.5);
      System.out.println("sum = " + sum(doubleList));
   }
}

这将产生以下结果：

输出

sum = 6.0
sum = 7.0

Java泛型 - 无界通配符

问号 (?) 代表通配符，在泛型中代表未知类型。当方法可以使用 `Object` 类提供的功能实现，或者代码独立于类型参数时，可以使用任何对象。

要声明一个无界通配符参数，只需列出 ?。

示例

下面的示例演示了如何使用 `extends` 指定无界通配符。

package com.tutorialspoint;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class GenericsTester {
   public static void printAll(List<?> list) {
      for (Object item : list)
         System.out.println(item + " ");
   }

   public static void main(String args[]) {
      List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3);
      printAll(integerList);
      List<Double> doubleList = Arrays.asList(1.2, 2.3, 3.5);
      printAll(doubleList);
   }
}

这将产生以下结果：

输出

1 
2 
3 
1.2 
2.3 
3.5 

Java泛型 - 下界通配符

问号 (?) 代表通配符，在泛型中代表未知类型。有时您可能希望限制允许传递给类型参数的类型的种类。例如，对数字进行操作的方法可能只想接受 `Integer` 或其超类（如 `Number`）的实例。

要声明一个下界通配符参数，请列出 ?，然后是 `super` 关键字，然后是其下界。

示例

下面的示例演示了如何使用 `super` 指定下界通配符。

package com.tutorialspoint;

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

public class GenericsTester {

   public static void addCat(List<? super Cat> catList) {
      catList.add(new RedCat());
      System.out.println("Cat Added");
   }

   public static void main(String[] args) {
      List<Animal> animalList= new ArrayList<Animal>();
      List<Cat> catList= new ArrayList<Cat>();
      List<RedCat> redCatList= new ArrayList<RedCat>();
      List<Dog> dogList= new ArrayList<Dog>();

      //add list of super class Animal of Cat class
      addCat(animalList);

      //add list of Cat class
      addCat(catList);

      //compile time error
      //can not add list of subclass RedCat of Cat class
      //addCat(redCatList);

      //compile time error
      //can not add list of subclass Dog of Superclass Animal of Cat class
      //addCat.addMethod(dogList); 
   }
}
class Animal {}

class Cat extends Animal {}

class RedCat extends Cat {}

class Dog extends Animal {}

这将产生以下结果：

Cat Added
Cat Added

Java泛型 - 通配符使用指南

通配符可以三种方式使用：

• 上界通配符 − ? extends Type。

• 下界通配符 − ? super Type。

• 无界通配符 − ?

为了确定哪种类型的通配符最适合条件，让我们首先将传递给方法的参数类型分类为输入和输出参数。

• 输入变量 − 输入变量向代码提供数据。例如，`copy(src, dest)`。这里 `src` 充当输入变量，是被复制的数据。

• 输出变量 − 输出变量保存代码更新的数据。例如，`copy(src, dest)`。这里 `dest` 充当输出变量，包含已复制的数据。

通配符指南。

• 上界通配符 − 如果变量属于输入类别，则使用 `extends` 关键字与通配符一起使用。

• 下界通配符 − 如果变量属于输出类别，则使用 `super` 关键字与通配符一起使用。

• 无界通配符 − 如果可以使用 `Object` 类方法访问变量，则使用无界通配符。

• 无通配符 − 如果代码同时访问输入和输出类别的变量，则不要使用通配符。

示例

下面的示例演示了上述概念。

package com.tutorialspoint;

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

public class GenericsTester {

   //Upper bound wildcard
   //in category
   public static void deleteCat(List<? extends Cat> catList, Cat cat) {
      catList.remove(cat);
      System.out.println("Cat Removed");
   }

   //Lower bound wildcard
   //out category
   public static void addCat(List<? super RedCat> catList) {
      catList.add(new RedCat("Red Cat"));
      System.out.println("Cat Added");
   }

   //Unbounded wildcard
   //Using Object method toString()
   public static void printAll(List<?> list) {
      for (Object item : list)
         System.out.println(item + " ");
   }

   public static void main(String[] args) {

      List<Animal> animalList= new ArrayList<Animal>();
      List<RedCat> redCatList= new ArrayList<RedCat>();

      //add list of super class Animal of Cat class
      addCat(animalList);
      //add list of Cat class
      addCat(redCatList);  
      addCat(redCatList);  

      //print all animals
      printAll(animalList);
      printAll(redCatList);

      Cat cat = redCatList.get(0);
      //delete cat
      deleteCat(redCatList, cat);
      printAll(redCatList); 
   }
}

class Animal {
   String name;
   Animal(String name) { 
      this.name = name;
   }
   public String toString() { 
      return name;
   }
}

class Cat extends Animal { 
   Cat(String name) {
      super(name);
   }
}

class RedCat extends Cat {
   RedCat(String name) {
      super(name);
   }
}

class Dog extends Animal {
   Dog(String name) {
      super(name);
   }
}

这将产生以下结果：

Cat Added
Cat Added
Cat Added
Red Cat 
Red Cat 
Red Cat 
Cat Removed
Red Cat 

Java泛型 - 类型擦除

泛型用于在编译时进行更严格的类型检查，并提供泛型编程。为了实现泛型行为，Java编译器应用类型擦除。类型擦除是一个过程，编译器用实际类或桥接方法替换泛型参数。在类型擦除中，编译器确保不会创建额外的类，并且没有运行时开销。

类型擦除规则

• 如果使用了有界类型参数，则用其界替换泛型类型中的类型参数。

• 如果使用了无界类型参数，则用 `Object` 替换泛型类型中的类型参数。

• 插入类型转换以保持类型安全。

• 生成桥接方法以保持扩展泛型类型中的多态性。

Java泛型 - 有界类型擦除

如果使用了有界类型参数，Java编译器将用其界替换泛型类型中的类型参数。

示例

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
      Box<Double> doubleBox = new Box<Double>();

      integerBox.add(new Integer(10));
      doubleBox.add(new Double(10.0));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("Double Value :%s\n", doubleBox.get());
   }
}

class Box<T extends Number> {
   private T t;

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

   public T get() {
      return t;
   }   
}

在这种情况下，Java编译器将用 `Number` 类替换 `T`，并且在类型擦除后，编译器将为以下代码生成字节码。

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box integerBox = new Box();
      Box doubleBox = new Box();

      integerBox.add(new Integer(10));
      doubleBox.add(new Double(10.0));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("Double Value :%s\n", doubleBox.get());
   }
}

class Box {
   private Number t;

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

   public Number get() {
      return t;
   }   
}

在这两种情况下，结果都是相同的：

输出

Integer Value :10
Double Value :10.0

Java泛型 - 无界类型擦除

如果使用了无界类型参数，Java编译器将用 `Object` 替换泛型类型中的类型参数。

示例

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   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("Hello World"));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringBox.get());
   }
}

class Box<T> {
   private T t;

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

   public T get() {
      return t;
   }   
}

在这种情况下，Java编译器将用 `Object` 类替换 `T`，并且在类型擦除后，编译器将为以下代码生成字节码。

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box integerBox = new Box();
      Box stringBox = new Box();

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

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringBox.get());
   }
}

class Box {
   private Object t;

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

   public Object get() {
      return t;
   }   
}

在这两种情况下，结果都是相同的：

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World

Java泛型 - 泛型方法擦除

如果使用了无界类型参数，Java编译器将用 `Object` 替换泛型类型中的类型参数；如果使用了有界参数作为方法参数，则用类型替换。

示例

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   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("Hello World"));
      
      printBox(integerBox);
      printBox1(stringBox);
   }
   
   private static <T extends Box> void printBox(T box) {
      System.out.println("Integer Value :" + box.get());
   }
   
   private static <T> void printBox1(T box) {
      System.out.println("String Value :" + ((Box)box).get());
   }
}

class Box<T> {
   private T t;

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

   public T get() {
      return t;
   }   
}

在这种情况下，Java编译器将用 `Object` 类替换 `T`，并且在类型擦除后，编译器将为以下代码生成字节码。

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box integerBox = new Box();
      Box stringBox = new Box();

      integerBox.add(new Integer(10));
      stringBox.add(new String("Hello World"));
      
      printBox(integerBox);
      printBox1(stringBox);
   }
	
   //Bounded Types Erasure
   private static void printBox(Box box) {
      System.out.println("Integer Value :" + box.get());
   }
	
   //Unbounded Types Erasure
   private static void printBox1(Object box) {
      System.out.println("String Value :" + ((Box)box).get());
   }
}

class Box {
   private Object t;

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

   public Object get() {
      return t;
   }   
}

在这两种情况下，结果都是相同的：

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World

Java泛型 - 不支持基本类型

使用泛型，不能将基本类型作为类型参数传递。在下面的示例中，如果我们将 `int` 基本类型传递给 `box` 类，则编译器将报错。为了解决这个问题，我们需要传递 `Integer` 对象而不是 `int` 基本类型。

示例

package com.tutorialspoint;

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

      //compiler errror
      //ReferenceType
      //- Syntax error, insert "Dimensions" to complete
      ReferenceType
      //Box<int> stringBox = new Box<int>();

      integerBox.add(new Integer(10));
      printBox(integerBox);
   }

   private static void printBox(Box box) {
      System.out.println("Value: " + box.get());
   }  
}

class Box<T> {
   private T t;

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

   public T get() {
      return t;
   }   
}

这将产生以下结果：

输出

Value: 10

Java泛型 - 不支持实例化

不能使用类型参数在方法内部实例化其对象。

public static <T> void add(Box<T> box) {
   //compiler error
   //Cannot instantiate the type T
   //T item = new T();  
   //box.add(item);
}

要实现此功能，请使用反射。

public static <T> void add(Box<T> box, Class<T> clazz) 
   throws InstantiationException, IllegalAccessException{
   T item = clazz.newInstance();   // OK
   box.add(item);
   System.out.println("Item added.");
}

示例

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) 
      throws InstantiationException, IllegalAccessException {
      Box<String> stringBox = new Box<String>();
      add(stringBox, String.class);
   }  

   public static <T> void add(Box<T> box) {
      //compiler error
      //Cannot instantiate the type T
      //T item = new T();  
      //box.add(item);
   }

   public static <T> void add(Box<T> box, Class<T> clazz) 
      throws InstantiationException, IllegalAccessException{
      T item = clazz.newInstance();   // OK
      box.add(item);
      System.out.println("Item added.");
   }   
}

class Box<T> {
   private T t;

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

   public T get() {
      return t;
   }   
}

这将产生以下结果：

Item added.

Java泛型 - 不支持静态字段

使用泛型，类型参数不允许是静态的。由于静态变量在对象之间共享，因此编译器无法确定使用哪种类型。如果允许静态类型参数，请考虑以下示例：

示例

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
	  Box<String> stringBox = new Box<String>();
	  
      integerBox.add(new Integer(10));
      printBox(integerBox);
   }

   private static void printBox(Box box) {
      System.out.println("Value: " + box.get());
   }  
}

class Box<T> {
   //compiler error
   private static T t;

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

   public T get() {
      return t;
   }   
}

由于 `stringBox` 和 `integerBox` 都具有一个共享的静态类型变量，因此无法确定其类型。因此，不允许使用静态类型参数。

Java泛型 - 不支持强制类型转换

不允许转换为参数化类型，除非它由无界通配符参数化。

Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
Box<Number> numberBox = new Box<Number>();
//Compiler Error: Cannot cast from Box<Number> to Box<Integer>
integerBox = (Box<Integer>)numberBox;

要实现相同的功能，可以使用无界通配符。

private static void add(Box<?> box) {
   Box<Integer> integerBox = (Box<Integer>)box;
}

Java泛型 - 不支持 instanceof

因为编译器使用类型擦除，运行时不会跟踪类型参数，所以运行时无法使用 `instanceOf` 运算符验证 `Box` 和 `Box` 之间的区别。

Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();

//Compiler Error:
//Cannot perform instanceof check against 
//parameterized type Box<Integer>. 
//Use the form Box<?> instead since further 
//generic type information will be erased at runtime
if(integerBox instanceof Box<Integer>) { }

Java泛型 - 不支持数组

不允许使用参数化类型的数组。

//Cannot create a generic array of Box<Integer>
Box<Integer>[] arrayOfLists = new Box<Integer>[2]; 

因为编译器使用类型擦除，类型参数被替换为 `Object`，用户可以向数组中添加任何类型的对象。在运行时，代码将无法抛出 `ArrayStoreException`。

// compiler error, but if it is allowed
Object[] stringBoxes = new Box<String>[];
  
// OK
stringBoxes[0] = new Box<String>();  

// An ArrayStoreException should be thrown,
//but the runtime can't detect it.
stringBoxes[1] = new Box<Integer>();  

Java泛型 - 不支持异常

泛型类不允许直接或间接扩展 `Throwable` 类。

//The generic class Box<T> may not subclass java.lang.Throwable
class Box<T> extends Exception {}

//The generic class Box<T> may not subclass java.lang.Throwable
class Box1<T> extends Throwable {}

方法不允许捕获类型参数的实例。

public static <T extends Exception, J> 
   void execute(List<J> jobs) {
      try {
         for (J job : jobs) {}
  
         // compile-time error
         //Cannot use the type parameter T in a catch block
      } catch (T e) { 
         // ...
   }
} 

类型参数允许在 `throws` 子句中使用。

class Box<T extends Exception>  {
   private int t;

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

   public int get() {
      return t;
   }   
}

Java泛型 - 不支持重载

类不允许有两个重载方法，这些方法在类型擦除后可以具有相同的签名。

class Box  {
   //Compiler error
   //Erasure of method print(List<String>) 
   //is the same as another method in type Box
   public void print(List<String> stringList) { }
   public void print(List<Integer> integerList) { }
}