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泛型(Generic type 或者 generics)是對(duì) Java 語言的類型系統(tǒng)的一種擴(kuò)展，以支持創(chuàng)建可以62616964757a686964616fe78988e69d8331333264656165按類型進(jìn)行參數(shù)化的類。可以把類型參數(shù)看作是使用參數(shù)化類型時(shí)指定的類型的一個(gè)占位符，就像方法的形式參數(shù)是運(yùn)行時(shí)傳遞的值的占位符一樣。

可以在集合框架(Collection framework)中看到泛型的動(dòng)機(jī)。例如，Map 類允許您向一個(gè) Map 添加任意類的對(duì)象，即使最常見的情況是在給定映射(map)中保存某個(gè)特定類型(比如 String)的對(duì)象。

因?yàn)?Map.get() 被定義為返回 Object，所以一般必須將 Map.get() 的結(jié)果強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為期望的類型，如下面的代碼所示：

Map m = new HashMap();

m.put("key", "blarg");

String s = (String) m.get("key");

要讓程序通過編譯，必須將 get() 的結(jié)果強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為 String，并且希望結(jié)果真的是一個(gè) String。但是有可能某人已經(jīng)在該映射中保存了不是 String 的東西，這樣的話，上面的代碼將會(huì)拋出 ClassCastException。

理想情況下，您可能會(huì)得出這樣一個(gè)觀點(diǎn)，即 m 是一個(gè) Map，它將 String 鍵映射到 String 值。這可以讓您消除代碼中的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，同時(shí)獲得一個(gè)附加的類型檢查層，該檢查層可以防止有人將錯(cuò)誤類型的鍵或值保存在集合中。這就是泛型所做的工作。

泛型的好處

Java 語言中引入泛型是一個(gè)較大的功能增強(qiáng)。不僅語言、類型系統(tǒng)和編譯器有了較大的變化，以支持泛型，而且類庫也進(jìn)行了大翻修，所以許多重要的類，比如集合框架，都已經(jīng)成為泛型化的了。這帶來了很多好處：

類型安全。 泛型的主要目標(biāo)是提高 Java 程序的類型安全。通過知道使用泛型定義的變量的類型限制，編譯器可以在一個(gè)高得多的程度上驗(yàn)證類型假設(shè)。沒有泛型，這些假設(shè)就只存在于程序員的頭腦中(或者如果幸運(yùn)的話，還存在于代碼注釋中)。

Java 程序中的一種流行技術(shù)是定義這樣的集合，即它的元素或鍵是公共類型的，比如“String 列表”或者“String 到 String 的映射”。通過在變量聲明中捕獲這一附加的類型信息，泛型允許編譯器實(shí)施這些附加的類型約束。類型錯(cuò)誤現(xiàn)在就可以在編譯時(shí)被捕獲了，而不是在運(yùn)行時(shí)當(dāng)作 ClassCastException 展示出來。將類型檢查從運(yùn)行時(shí)挪到編譯時(shí)有助于您更容易找到錯(cuò)誤，并可提高程序的可靠性。

消除強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。 泛型的一個(gè)附帶好處是，消除源代碼中的許多強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。這使得代碼更加可讀，并且減少了出錯(cuò)機(jī)會(huì)。

盡管減少強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換可以降低使用泛型類的代碼的羅嗦程度，但是聲明泛型變量會(huì)帶來相應(yīng)的羅嗦。比較下面兩個(gè)代碼例子。

該代碼不使用泛型：

List li = new ArrayList();

li.put(new Integer(3));

Integer i = (Integer) li.get(0);

該代碼使用泛型：

List li = new ArrayList();

li.put(new Integer(3));

Integer i = li.get(0);

在簡(jiǎn)單的程序中使用一次泛型變量不會(huì)降低羅嗦程度。但是對(duì)于多次使用泛型變量的大型程序來說，則可以累積起來降低羅嗦程度。

潛在的性能收益。 泛型為較大的優(yōu)化帶來可能。在泛型的初始實(shí)現(xiàn)中，編譯器將強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換(沒有泛型的話，程序員會(huì)指定這些強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換)插入生成的字節(jié)碼中。但是更多類型信息可用于編譯器這一事實(shí)，為未來版本的 JVM 的優(yōu)化帶來可能。

由于泛型的實(shí)現(xiàn)方式，支持泛型(幾乎)不需要 JVM 或類文件更改。所有工作都在編譯器中完成，編譯器生成類似于沒有泛型(和強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換)時(shí)所寫的代碼，只是更能確保類型安全而已。

泛型用法的例子

泛型的許多最佳例子都來自集合框架，因?yàn)榉盒妥屇诒４嬖诩现械脑厣现付愋图s束。考慮這個(gè)使用 Map 類的例子，其中涉及一定程度的優(yōu)化，即 Map.get() 返回的結(jié)果將確實(shí)是一個(gè) String：

Map m = new HashMap();

m.put("key", "blarg");

String s = (String) m.get("key");

如果有人已經(jīng)在映射中放置了不是 String 的其他東西，上面的代碼將會(huì)拋出 ClassCastException。泛型允許您表達(dá)這樣的類型約束，即 m 是一個(gè)將 String 鍵映射到 String 值的 Map。這可以消除代碼中的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，同時(shí)獲得一個(gè)附加的類型檢查層，這個(gè)檢查層可以防止有人將錯(cuò)誤類型的鍵或值保存在集合中。

下面的代碼示例展示了 JDK 5.0 中集合框架中的 Map 接口的定義的一部分：

public interface Map {

public void put(K key, V value);

public V get(K key);

}

注意該接口的兩個(gè)附加物：

類型參數(shù) K 和 V 在類級(jí)別的規(guī)格說明，表示在聲明一個(gè) Map 類型的變量時(shí)指定的類型的占位符。

在 get()、put() 和其他方法的方法簽名中使用的 K 和 V。

為了贏得使用泛型的好處，必須在定義或?qū)嵗?Map 類型的變量時(shí)為 K 和 V 提供具體的值。以一種相對(duì)直觀的方式做這件事：

Map m = new HashMap();

m.put("key", "blarg");

String s = m.get("key");

當(dāng)使用 Map 的泛型化版本時(shí)，您不再需要將 Map.get() 的結(jié)果強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為 String，因?yàn)榫幾g器知道 get() 將返回一個(gè) String。

在使用泛型的版本中并沒有減少鍵盤錄入；實(shí)際上，比使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的版本需要做更多鍵入。使用泛型只是帶來了附加的類型安全。因?yàn)榫幾g器知道關(guān)于您將放進(jìn) Map 中的鍵和值的類型的更多信息，所以類型檢查從執(zhí)行時(shí)挪到了編譯時(shí)，這會(huì)提高可靠性并加快開發(fā)速度。

向后兼容

在 Java 語言中引入泛型的一個(gè)重要目標(biāo)就是維護(hù)向后兼容。盡管 JDK 5.0 的標(biāo)準(zhǔn)類庫中的許多類，比如集合框架，都已經(jīng)泛型化了，但是使用集合類(比如 HashMap 和 ArrayList)的現(xiàn)有代碼將繼續(xù)不加修改地在 JDK 5.0 中工作。當(dāng)然，沒有利用泛型的現(xiàn)有代碼將不會(huì)贏得泛型的類型安全好處。

二 泛型基礎(chǔ)

類型參數(shù)

在定義泛型類或聲明泛型類的變量時(shí)，使用尖括號(hào)來指定形式類型參數(shù)。形式類型參數(shù)與實(shí)際類型參數(shù)之間的關(guān)系類似于形式方法參數(shù)與實(shí)際方法參數(shù)之間的關(guān)系，只是類型參數(shù)表示類型，而不是表示值。

泛型類中的類型參數(shù)幾乎可以用于任何可以使用類名的地方。例如，下面是 java.util.Map 接口的定義的摘錄：

public interface Map {

public void put(K key, V value);

public V get(K key);

}

Map 接口是由兩個(gè)類型參數(shù)化的，這兩個(gè)類型是鍵類型 K 和值類型 V。(不使用泛型)將會(huì)接受或返回 Object 的方法現(xiàn)在在它們的方法簽名中使用 K 或 V，指示附加的類型約束位于 Map 的規(guī)格說明之下。

當(dāng)聲明或者實(shí)例化一個(gè)泛型的對(duì)象時(shí)，必須指定類型參數(shù)的值：

Map map = new HashMap();

注意，在本例中，必須指定兩次類型參數(shù)。一次是在聲明變量 map 的類型時(shí)，另一次是在選擇 HashMap 類的參數(shù)化以便可以實(shí)例化正確類型的一個(gè)實(shí)例時(shí)。

編譯器在遇到一個(gè) Map 類型的變量時(shí)，知道 K 和 V 現(xiàn)在被綁定為 String，因此它知道在這樣的變量上調(diào)用 Map.get() 將會(huì)得到 String 類型。

除了異常類型、枚舉或匿名內(nèi)部類以外，任何類都可以具有類型參數(shù)。

命名類型參數(shù)

推薦的命名約定是使用大寫的單個(gè)字母名稱作為類型參數(shù)。這與 C++ 約定有所不同(參閱 附錄 A：與 C++ 模板的比較)，并反映了大多數(shù)泛型類將具有少量類型參數(shù)的假定。對(duì)于常見的泛型模式，推薦的名稱是：

K —— 鍵，比如映射的鍵。

V —— 值，比如 List 和 Set 的內(nèi)容，或者 Map 中的值。

E —— 異常類。

T —— 泛型。

泛型不是協(xié)變的

關(guān)于泛型的混淆，一個(gè)常見的來源就是假設(shè)它們像數(shù)組一樣是協(xié)變的。其實(shí)它們不是協(xié)變的。List 不是 List 的父類型。

如果 A 擴(kuò)展 B，那么 A 的數(shù)組也是 B 的數(shù)組，并且完全可以在需要 B[] 的地方使用 A[]：

Integer[] intArray = new Integer[10];

Number[] numberArray = intArray;

上面的代碼是有效的，因?yàn)橐粋€(gè) Integer 是 一個(gè) Number，因而一個(gè) In。

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與50位技術(shù)專家面對(duì)面20年技術(shù)見證，附贈(zèng)技術(shù)全景圖

總結(jié)

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