java泛型：泛型類別、泛型介面和泛型方法

根據《Java程式設計思想 （第4版）》中的描述，泛型出現的動機在於：

有許多原因促成了泛型的出現，而最引人注意的一個原因，就是為了創建容器類別。

泛型類別

容器類別應該算是最具重用性的類別庫之一。先來看一個沒有泛型的情況下的容器類別如何定義：

public class Container {    
private String key;    
private String value;    
public Container(String k, String v) {
        key = k;        
        value = v;
    }    
    public String getKey() {        
        return key;
    }    
    public void setKey(String key) {        
        this.key = key;
    }    
    public String getValue() {        
        return value;
    }    
    public void setValue(String value) {        
       this.value = value;
    }
}

Container類別保存了一對key-value鍵值對，但是類型是定死的，也就說如果我想要建立一個鍵值對是String-Integer類型的，目前這個Container是做不到的，必須再自訂。那麼這明顯重用性就非常低。

當然，我可以用Object來取代String，而且在Java SE5之前，我們也只能這麼做，由於Object是所有類型的基類，所以可以直接轉換。但是這樣靈活性還是不夠，因為還是指定類型了，只不過這次指定的類型層級更高而已，有沒有可能不指定類型？有沒有可能在運作時才知道具體的類型是什麼？

所以，就出現了泛型。

public class Container<K, V> {    
private K key;    
private V value;    
public Container(K k, V v) {
        key = k;        
        value = v;
    }    
    public K getKey() {        
       return key;
    }    
    public void setKey(K key) {        
        this.key = key;
    }    
    public V getValue() {        
         return value;
    }    
    public void setValue(V value) {        
        this.value = value;
    }
}

在編譯期，是無法知道K和V具體是什麼類型，只有在運行時才會真正根據類型來構造和分配記憶體。可以看一下現在Container類別對於不同類型的支援情況：

public class Main {    
     public static void main(String[] args) {
        Container<String, String> c1 = new Container<String, String>("name", "findingsea");
        Container<String, Integer> c2 = new Container<String, Integer>("age", 24);
        Container<Double, Double> c3 = new Container<Double, Double>(1.1, 2.2);
        System.out.println(c1.getKey() + " : " + c1.getValue());
        System.out.println(c2.getKey() + " : " + c2.getValue());
        System.out.println(c3.getKey() + " : " + c3.getValue());
    }
}

輸出：

name : findingsea
age : 24
1.1 : 2.2

泛型介面

在泛型介面中，生成器是一個很好的理解，看如下的生成器介面定義：

public interface Generator<T> {    
   public T next();
}

接著定義一個生成器類別來實作這個介面：

public class FruitGenerator implements Generator<String> {
    private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};
    @Override    
    public String next() {
        Random rand = new Random();        
        return fruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

呼叫：

public class Main {    
      public static void main(String[] args) {
        FruitGenerator generator = new FruitGenerator();
        System.out.println(generator.next());
        System.out.println(generator.next());
        System.out.println(generator.next());
        System.out.println(generator.next());
    }
}

輸出：

Banana
Banana
Pear
Banana

泛型方法

一個基本的原則是：無論何時，只要你能做到，你就應該盡量使用泛型方法。也就是說，如果使用泛型方法可以取代將整個類別泛化，那麼應該有限採用泛型方法。下面來看一個簡單的泛型方法的定義：

public class Main {    
     public static <T> void out(T t) {
        System.out.println(t);
    }    
    public static void main(String[] args) {        
       out("findingsea");        
       out(123);        
       out(11.11);        
       out(true);
    }
}

可以看到方法的參數徹底泛化了，這個過程涉及到編譯器的類型推導和自動打包，也就說原來需要我們自己對類型進行的判斷和處理，現在編譯器幫我們做了。這樣在定義方法的時候不必考慮以後到底需要處理哪些類型的參數，大大增加了程式設計的彈性。

再看一個泛型方法和可變參數的例子：

public class Main {    
    public static <T> void out(T... args) {        
            for (T t : args) {
            System.out.println(t);
        }
    }    
    public static void main(String[] args) {        
         out("findingsea", 123, 11.11, true);
    }
}

輸出和前一段程式碼相同，可以看到泛型可以和可變參數非常完美的結合。