Java泛型的相關知識詳解（附程式碼）

這篇文章帶給大家的內容是關於Java泛型的相關知識詳解（附程式碼），有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你有幫助。

對於泛型的使用我想大家都非常熟悉，但是對於類型擦除，邊界拓展等細節問題，可能不是很清楚，所以本文會重點講解一下；另外對泛型的了解其實可以看出，一個語言特性的產生邏輯，這對我們平時的開發也是非常有幫助的；

一、為什麼會出現泛型

##首先泛型並不是Java的語言特性，是直到JDK1.5 才支援的特性（具體區別後面會講到）；那麼在泛型出現之前是怎麼做的呢？

List list = new ArrayList();
list.add("123");
String s = (String) list.get(0);

如上面程式碼所示，在集合裡面需要我們自己記住放進去的是什麼，取出來的時候再強轉； 也就將這種類型轉換的錯誤推遲到了運行時，即麻煩還不安全，所以才出現了泛型；

使用場景：泛型類，泛型接口，泛型方法；

public class Test<T>
public interface Test<T>
public <T> void test(T t)

二、泛型會帶來什麼樣的問題

正如上面所講泛型並不是Java 一開始就具有的特性，所以在後來想要增加泛型的時候，就必須要兼容以前的版本，Sun 他們想到的折中解決方案就是

類型擦除；意思就是泛型的資訊只存在於編譯期，在運行時期所有的泛型資訊都被擦除了，就想沒有一樣；

List<String> list1 = new ArrayList<>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
System.out.println(list1.getClass());
System.out.println(list2.getClass() == list1.getClass());

// 列印：

class java.util.ArrayList
true

可以看到

List 和List 在運行時其實都是一樣的，都是class java.util.ArrayList；所以在使用泛型的時候需要牢記，在運行時期沒有泛型信息，也無法獲取任何有關參數類型的信息；所以凡是需要獲取運行時類型的操作，泛型都不支持！

1. 不能用基本型別實例化型別參數

new ArrayList<int>();      // error
new ArrayList<Integer>();  // correct

#因為型別擦除，會擦除到他的上界也就是

Object；而Java 的8個基本型別的直接父類別是Number，所以基本型別不不能用基本型別實例化型別參數，而必須使用基本型別的包裝類別；

2. 不能用於運行時類型檢查

t instanceof T             // error
t instanceof List<T>       // error
t instanceof List<String>  // error
t instanceof List          // correct

但是可以使用

clazz.isInstance(); 來補償；

3. 不能建立類型實例

T t = new T();  // error

同樣可以使用

clazz.newInstance(); 來補償；

4. 不能靜態化

private static T t;                  // error
private T t;                         // correct
private static List<T> list;         // error
private static List<?> list;         // correct
private static List<String> list;    // correct

// e.g.
class Test<T> {
  private T t;
  public void set(T arg) { t = arg; }
  public T get() { return t; }
}

因為靜態變數在類別中共享，而泛型類型是不確定的，所以泛型不能靜態化；但是非靜態的時候，編譯期可以根據上下文推斷

T是什麼，例如：

Test l = new Test();
System.out.println(l.get());
l.set("123");
System.out.println(l.get());

// javap -v 反编译
12: invokevirtual #15         // Method JDK/Test14_genericity$Test.get:()Ljava/lang/Object;
15: invokevirtual #16         // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
18: aload_1
19: ldc       #17             // String 123
21: invokevirtual #18         // Method JDK/Test14_genericity$Test.set:(Ljava/lang/Object;)V
24: getstatic   #6            // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;

// ---------------------------
Test l = new Test();
System.out.println(l.get());
l.set("123");
System.out.println(l.get());

// javap -v 反编译
12: invokevirtual #15         // Method JDK/Test14_genericity$Test.get:()Ljava/lang/Object;
15: invokevirtual #16         // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
18: aload_1
19: bipush    123
21: invokestatic  #17         // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

根據上面的程式碼，可以很清楚的看到，編譯器對非靜態型別的推導；

另外 List<?> 和 List

5. 不能拋出或捕獲泛型類別的實例

catch (T t)                        // error
class Test<T> extends Throwable    // error

因為在捕捉異常時候需要運行時類信息，並且判斷異常的繼承關係，所以不能拋出或捕獲泛型類的實例；

6. 不允許作為參數進行重載

void test(List<Integer> list)
void test(List<String> list)

因為在運行時期泛型資訊被擦除，重載的兩個方法簽名就完全一樣了；

7 . 不能創建泛型數組

對於一點我覺得是最重要的，關於數組的介紹可以參考，Array 相關；

List<String>[] lists = new ArrayList<String>[10];             // error
List<String>[] lists1 = (List<String>[]) new ArrayList[10];   // correct

之所以不能創建泛型數組的主要原因：

• 陣列是協變的，而泛型的不變的；

• #陣列的

  Class訊息是在執行時動態創建的，而運行時不能獲取泛型的類別資訊；

根據上面的講解可以看出所謂的擦除補償或者擦除後的修正，其大體思路都是用額外的方法告知運行時的類型信息，可以是記錄到局部變量，也可以是指定參數的確切類型（

Array.newInstance(Class<?> componentType, int length)） ;

三、邊界拓展

基於安全性的考量Java 泛型是不變的（避免取出資料時的型別轉換錯誤）；

List<Object> list = new ArrayList<String>();    // error

所以在使用集合類別的時候，每個集合都需要強制指定確切類型就有點不方便，例如我想指定一個集合存放A 以及A 的子類別；在這種情況下就引入了 extends ,super,? 來拓展和管理泛型的邊界；

1. 无界通配符 <?>

通配符主要用于泛型的使用场景（泛型一般有“声明”和“使用”两种场景）；
通常情况下 <?> 和原生类型大致相同，就像 List 和 List<?> 的表现大部分都是一样的；但是要注意他们其实是有本质去别的，<?> 代表了某一特定的类型，但是编译器不知道这种类型是什么；而原生的表示可以是任何 Object，其中并没有类型限制；

List<?> list = new ArrayList<String>();    // correct
list.add("34");                            // error
String s = list.get(0);                    // error
Object o = list.get(0);                    // correct

boolean add(E e);

上面的代码很明确的反应了这一点（<?> 代表了某一特定的类型，但是编译器不知道这种类型是什么），

• 因为编译器不知道这种类型是什么，所以在添加元素的时候，当然也就不能确认添加的这个类型是否正确；当使用<?>的时候，代码中的 add(E e) 方法，此时的 E 会被替换为 <?>，实际上编译器为了安全起见，会直接拒绝参数列表中涉及通配符的方法调用；就算这个方法没有向集合中添加元素，也会被直接拒绝；

• 当 List<?> 取出元素的时候，同样因为不知道这个特定的类型是什么，所以只能将取出的元素放在Object中；或者在取出后强转；
  

2. 上界 <extends>

extends，主要用于确定泛型的上界；

<T extends Test>                             // 泛型声明
<T extends Test & interface1 & interface2>   // 声明泛型是可以确定多个上界
<? extends T>                                // 泛型使用时

界定的范围如图所示：

应当注意的是当extends用于参数类型限定时：

List<? extends List> list = new ArrayList<ArrayList>();  // correct
list.add(new ArrayList());                               // error
List l = list.get(0);                                    // correct
ArrayList l = list.get(0);                               // error

上面的分析同无界通配符类似，只是 List l = list.get(0); 是正确的，是因为 <? extends List> 界定了放入的元素一定是 List 或者 list 的子类，所以取出的元素能放入 List 中，但是不能放入 ArrayList 中；

3. 下界 <super>

super，主要用于确定泛型的下界；如图所示：

List<? super HashMap> list = new ArrayList<>();   // correct
LinkedHashMap m = new LinkedHashMap();            // correct
HashMap m1 = m;                                   // correct
Map m2 = m;                                       // correct
list.add(m);                                      // correct
list.add(m1);                                     // correct
list.add(m2);                                     // error

Map mm = list.get(0);                             // error
LinkedHashMap mm1 = list.get(0);                  // error

根据图中的范围对照代码，就能很快发现Map在List的范围之外；而编辑器为了安全泛型下界集合取出的元素只能放在 Object里面；

4. PECS 原则

PECS原则是对上界和下界使用的归纳，即producer-extends, consumer-super；结合上面的两幅图，表示：

• extends，只能读，相当于生产者，向外产出；

• super，只能写，相当于消费者，只能接收消费；

• 同时边界不能同时规定上界和下界，正如图所示，他们的范围其实是一样的，只是开口不一样；
  
  

5. 自限定类型

对于上面讲的泛型边界拓展，有一个很特别的用法，

class Test<T extends Test<T>> {}
public <T extends Comparable<T>> T max(List<T> list) {}

自限定类型可以通俗的解释，就是用自己限定自己，即自和自身相同的类进行某操作；如上面的 max 方法，就表示可以和自身进行比较的类型；

那么如果想要表达只要是同一祖先就能相互比较呢？

public <T extends Comparable<? super>> T max(List<? extends T> list) {}

>：表明只要是同一祖先就能相互比较， extends T>表明集合中装的都是同一祖先的元素；（出至《Effective Java》第 28 条）

总结

• 对于泛型的时候首先要很清楚的知道，在运行时没有任何泛型的信息，全部都被擦除掉了；

• 需要知道 Java 泛型做不到的事情；

• 需要知道怎么拓展边界，让泛型更加灵活；

以上是Java泛型的相關知識詳解（附程式碼）的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！