泛型-Java泛型基础

面向对象相对于面向过程而言，是软件领域的一个重大进步。面向对象的多态特性，使得系统具有了较好的扩展性，通常我们使用父类来代替具体的类型，在实际运行时，却可以使用子类的对象。Java又更进了一步，提倡面向接口的编程，我们指定接口而不是具体的实现类。这样的约束有时候还是太强，我们希望编写更通用的代码，使代码能够用运行于“某种不具体的类型”，而不是具体的接口或类。

泛型的概念

假设我们要实现一个类，这个类持有一个属性，为了灵活，我们希望这个属性可以是任何类型，如果这样的话，这个属性就应该定义为Object类型的，其实现代码如下：

public class Holder {
    private Object obj;

    public void setObj(Object obj) {
        this.obj = obj;
    }

    public Object getObj() {
        return obj;
    }
}

在实际使用的时候，不管传递进来的参数是什么类型，在Holder类里都被向上转型为Object类型了；在希望获得持有的属性时，也仅仅能得到Object类型，必须要使用类型转换

Holder holder = new Holder();
holder.setObj("cxy");
//显式的类型转换
String name = (String)holder.getObj();

我们可以看到，get()返回的是Object类型，但其实我们希望得到更具体的类型，这个时候就要使用类型转换。问题是，类型转换的任务需要有程序员来完成，这意味着程序要需要知道Holder实际持有的是什么类型的。如果在类型转换时发生了错误，必须要等到运行期才能发现。

holder.set(new Integer(1));
//错误的类型转换
String name = (String)holder.get();

我们希望错误发现的越早越好。泛型就是用来保证类型的正确性的，在定义类时，使用一个占位符，代表类型信息，通常使用T来表示。上面的代码如果使用泛型来写：

public class Holder<T> {
    private T obj;
    public void set(T t) {
        obj = t;
    }

    public T get() {
        return obj;
    }
}

在使用的时候，只需要用实际的类型来代替T，编译器会确保传递和获得时的类型正确性。如下面的代码所示：

//只能持有String类型
Holder<String> holder = new Holder<String>();
holder.set("cxy");
//编译器会确保返回的是String类型
String name = holder.get();
//如果试图传入非String类型的参数，编译无法通过
//holder.set(new Integer(1));

就是这么简单，类型的正确性由编译器来处理，但其实Java中的泛型远比想象中的要复杂，上面只是泛型最简单的用法，泛型出了可以和普通类配合使用之外，还可以和接口、内部类一起使用，可以写一个没有实际意义的代码来演示一下：

//泛型接口
public interface GenericIn<T> {
    public void f();
}

//泛型匿名内部类
public class Outer<T> {
    public GenericIn<T> getGeneric() {
        return new GenericInt<T>() {
               public void f() {
                   do something
               }
        };
    }
}

泛型方法

泛型类在定义时使用一个占位符来表示类型，这个类型只有在具体构造该类的实例时才会知道，所以static方法和static字段都不能使用泛型类的类型参数，如果static想要拥有泛型能力，必须要借助于其他的机制。还有，有时候我们仅仅希望某个方法拥有泛型能力，而不是整个类，这样更加方便灵活，不用为了局部的泛型需要，而必须要在所有使用该的地方都使用泛型。出于以上两个原因，泛型方法就被提出来了。泛型方法的定义很简单，就是把类型参数放到方法的返回值之前：

public <T> void f();
public <T> T f(T t);

这样在方法f内部就可以使用类型T了。泛型方法是独立于泛型类而产生变化的，不是泛型类也可以拥有泛型方法；泛型方法可以使用额外的类型信息：

public class Generic<T> {
   //泛型方法使用额外的类型信息
   public <K> K f(K k) {
       return k; 
   }
}

在创建泛型类时必须要显式的指定类型信息，而在使用泛型方法时则不用，编译器会自动找出具体的类型，这称为类型推断(type argument inference)。比如

//编译器会自动推断出类型是String
String value = xxx.f("value");

但是类型推断只有在赋值时有效，在其他的时候，类型参数并不起作用，有如下代码：

public static <K,V> Map<K,V> map() {
	return new HashMap<K,V>();
}

static void f(Map<String, String> map){}

如果这样调用是通不过的：

f(map());

因为不是赋值操作，所以编译器会认为map()返回的是Map<Object,Object>。这个时候可以使用显式的类型说明来解决此问题，显式的类型说明就是在方法调用者和方法之间指定类型信息，如果是在类内部调用实例方法，需要使用this，如果是类方法，需要使用类名，其形式如下：

f(ClassName.<Map<String,String>>map());

以上只是泛型的基本用法，Java的泛型远比想象的要复杂，Java的泛型并不是真正的泛型，而是使用擦除来实现的，泛型所有的动作都是由编译器来完成的，在实际运行时，虚拟机根本不知道泛型的存在，具体内容可以参考《泛型-擦除实现的Java泛型》。

转载请注明：喻红叶《泛型-Java泛型基础》