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泛型知识

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泛型 #

Java中的泛型是什么 ? #

泛型是 JDK1.5 的一个新特性，泛型就是将类型参数化，其在编译时才确定具体的参数。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

泛型的好处是什么?为什么使用泛型？ #

远在 JDK 1.4 版本的时候，那时候是没有泛型的概念的，如果使用 Object 来实现通用、不同类型的处理，有这么两个缺点：

  1. 每次使用时都需要强制转换成想要的类型
  2. 在编译时编译器并不知道类型转换是否正常，运行时才知道，不安全。

如这个例子：

List list = new ArrayList();
list.add("www.cnblogs.com");
list.add(23);
String name = (String)list.get(0);
String number = (String)list.get(1);    //ClassCastException

上面的代码在运行时会发生强制类型转换异常。这是因为我们在存入的时候，第二个是一个 Integer 类型，但是取出来的时候却将其强制转换为 String 类型了。Sun 公司为了使 Java 语言更加安全，减少运行时异常的发生。于是在 JDK 1.5 之后推出了泛型的概念。

根据《Java 编程思想》中的描述，泛型出现的动机在于：有许多原因促成了泛型的出现，而最引人注意的一个原因，就是为了创建容器类。

使用泛型的好处有以下几点：

  1. 类型安全
    • 泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全
    • 编译时期就可以检查出因 Java 类型不正确导致的 ClassCastException 异常
    • 符合越早出错代价越小原则
  2. 消除强制类型转换
    • 泛型的一个附带好处是，使用时直接得到目标类型，消除许多强制类型转换
    • 所得即所需，这使得代码更加可读，并且减少了出错机会
  3. 潜在的性能收益
    • 由于泛型的实现方式，支持泛型（几乎）不需要 JVM 或类文件更改
    • 所有工作都在编译器中完成
    • 编译器生成的代码跟不使用泛型（和强制类型转换）时所写的代码几乎一致，只是更能确保类型安全而已

Java泛型的原理是什么 ? 什么是类型擦除 ? #

泛型是一种语法糖，泛型这种语法糖的基本原理是类型擦除。Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的，也就是说：泛型只存在于编译阶段，而不存在于运行阶段。在编译后的 class 文件中，是没有泛型这个概念的。

类型擦除：使用泛型的时候加上的类型参数，编译器在编译的时候去掉类型参数。

例如：

public class Caculate<T> {
    private T num;
}

我们定义了一个泛型类，定义了一个属性成员，该成员的类型是一个泛型类型，这个 T 具体是什么类型，我们也不知道，它只是用于限定类型的。反编译一下这个 Caculate 类：

public class Caculate{
    public Caculate(){}
    private Object num;
}

发现编译器擦除 Caculate 类后面的两个尖括号，并且将 num 的类型定义为 Object 类型。那么是不是所有的泛型类型都以 Object 进行擦除呢？大部分情况下，泛型类型都会以 Object 进行替换，而有一种情况则不是。那就是使用到了extends和super语法的有界类型，如：

public class Caculate<T extends String> {
    private T num;
}

这种情况的泛型类型，num 会被替换为 String 而不再是 Object。这是一个类型限定的语法，它限定 T 是 String 或者 String 的子类，也就是你构建 Caculate 实例的时候只能限定 T 为 String 或者 String 的子类，所以无论你限定 T 为什么类型，String 都是父类，不会出现类型不匹配的问题，于是可以使用 String 进行类型擦除。

实际上编译器会正常的将使用泛型的地方编译并进行类型擦除，然后返回实例。但是除此之外的是，如果构建泛型实例时使用了泛型语法，那么编译器将标记该实例并关注该实例后续所有方法的调用，每次调用前都进行安全检查，非指定类型的方法都不能调用成功。

实际上编译器不仅关注一个泛型方法的调用，它还会为某些返回值为限定的泛型类型的方法进行强制类型转换，由于类型擦除，返回值为泛型类型的方法都会擦除成 Object 类型，当这些方法被调用后，编译器会额外插入一行 checkcast 指令用于强制类型转换。这一个过程就叫做『泛型翻译』。

什么是泛型中的限定通配符和非限定通配符 ? #

限定通配符对类型进行了限制。有两种限定通配符，一种是<? extends T>它通过确保类型必须是T的子类来设定类型的上界，另一种是<? super T>它通过确保类型必须是T的父类来设定类型的下界。泛型类型必须用限定内的类型来进行初始化，否则会导致编译错误。

非限定通配符 ？,可以用任意类型来替代。如List<?> 的意思是这个集合是一个可以持有任意类型的集合，它可以是List<A>，也可以是List<B>,或者List<C>等等。

可以把List<String>传递给一个接受List<Object>参数的方法吗？ #

不可以。真这样做的话会导致编译错误。因为List<Object>可以存储任何类型的对象包括String, Integer等等，而List<String>却只能用来存储String。

List<Object> objectList;
List<String> stringList;
objectList = stringList;  //compilation error incompatible types

Array中可以用泛型吗? #

不可以。这也是为什么 Joshua Bloch 在 《Effective Java》一书中建议使用 List 来代替 Array，因为 List 可以提供编译期的类型安全保证，而 Array 却不能。

判断ArrayList<String>与ArrayList<Integer>是否相等？ #

ArrayList<String> a = new ArrayList<String>();
ArrayList<Integer> b = new ArrayList<Integer>();
Class c1 = a.getClass();
Class c2 = b.getClass();
System.out.println(c1 == c2);

输出的结果是 true。因为无论对于 ArrayList<String> 还是 ArrayList<Integer>，它们的 Class 类型都是一样的，都是 ArrayList.class。

那它们声明时指定的 String 和 Integer 到底体现在哪里呢？

答案是体现在类编译的时候。当 JVM 进行类编译时，会进行泛型检查，如果一个集合被声明为 String 类型，那么它往该集合存取数据的时候就会对数据进行判断，从而避免存入或取出错误的数据。

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