泛型的基本介绍和使用

　　在开始深入学习java的泛型了，以前一直只是在集合中简单的使用泛型，根本就不明白泛型的原理和作用。泛型在java中，是一个十分重要的特性，所以要好好的研究下。

　　泛型思想早在C++语言的模板（Templates）中就开始生根发芽，在Java语言处于还没有出现泛型的版本时，只能通过Object是所有类型的父 类和类型强制转换两个特点的配合来实现类型泛化。例如在哈希表的存取中，JDK 1.5之前使用HashMap的get()方法，返回值就是一个Object对象，由于Java语言里面所有的类型都继承于 java.lang.Object，那Object转型为任何对象成都是有可能的。但是也因为有无限的可能性，就只有程序员和运行期的虚拟机才知道这个 Object到底是个什么类型的对象。在编译期间，编译器无法检查这个Object的强制转型是否成功，如果仅仅依赖程序员去保障这项操作的正确性，许多 ClassCastException的风险就会被转嫁到程序运行期之中。

　　泛型技术在C#和Java之中的使用方式看似相同，但实现上却有着根本性的分歧，C#里面泛型无论在程序源码中、编译后的IL中 （Intermediate Language，中间语言，这时候泛型是一个占位符）或是运行期的CLR中都是切实存在的，List<int>与 List<String>就是两个不同的类型，它们在系统运行期生成，有自己的虚方法表和类型数据，这种实现称为类型膨胀，基于这种方法实现的泛型被称为真实泛型。

　　Java语言中的泛型则不一样，它只在程序源码中存在，在编译后的字节码文件中，就已经被替换为原来的原始类型（Raw Type，也称为裸类型）了，并且在相应的地方插入了强制转型代码，因此对于运行期的Java语言来说，ArrayList<int>与 ArrayList<String>就是同一个类。所以说泛型技术实际上是Java语言的一颗语法糖，Java语言中的泛型实现方法称为类型擦除，基于这种方法实现的泛型被称为伪泛型。（类型擦除在后面在学习）

　　使用泛型机制编写的程序代码要比那些杂乱的使用Object变量，然后再进行强制类型转换的代码具有更好的安全性和可读性。泛型对于集合类来说尤其有用。

  泛型程序设计（Generic Programming）意味着编写的代码可以被很多不同类型的对象所重用。

一、定义

　　泛型的定义：泛型是JDK 1.5的一项新特性，它的本质是参数化类型（Parameterized Type）的应用，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数，在用到的时候在指定具体的类型。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、泛型接口和泛型方法。

二、Java泛型中的标记符 

 E - Element (在集合中使用，因为集合中存放的是元素)

 T - Type（Java 类）， S、U、V  - 2nd、3rd、4th types

 K - Key（键）

 V - Value（值）

 N - Number（数值类型）

？ -  表示不确定的java类型

Object跟这些标记符代表的java类型有啥区别呢？  
Object是所有类的根类，任何类的对象都可以设置给该Object引用变量，使用的时候可能需要类型强制转换，但是用使用了泛型T、E等这些标识符后，在实际用之前类型就已经确定了，不需要再进行类型强制转换。

　　

三、泛型方法

你可以写一个泛型方法，该方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。

下面是定义泛型方法的规则：

• 所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前（在下面例子中的<E>）。
• 每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。
• 类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。
• 泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用型类型，不能是原始类型（像int,double,char的等）。

public class GenericMethodTest
{
   // 泛型方法 printArray                         
   public static < E > void printArray( E[] inputArray )
   {
      // 输出数组元素            
         for ( E element : inputArray ){        
            System.out.printf( "%s ", element );
         }
         System.out.println();
    }

    public static void main( String args[] )
    {
        // 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
        Integer[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Double[] doubleArray = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 };
        Character[] charArray = { 'H', 'E', 'L', 'L', 'O' };

        System.out.println( "整型数组元素为:" );
        printArray( intArray  ); // 传递一个整型数组

        System.out.println( "
双精度型数组元素为:" );
        printArray( doubleArray ); // 传递一个双精度型数组

        System.out.println( "
字符型数组元素为:" );
        printArray( charArray ); // 传递一个字符型数组
    } 
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

整型数组元素为:
1 2 3 4 5 

双精度型数组元素为:
1.1 2.2 3.3 4.4 

字符型数组元素为:
H E L L O 

四、泛型类

泛型类的声明和非泛型类的声明类似，除了在类名后面添加了类型参数声明部分。

和泛型方法一样，泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

public class Box<T> {
   
  private T t;

  public void add(T t) {
    this.t = t;
  }

  public T get() {
    return t;
  }

  public static void main(String[] args) {
    Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
    Box<String> stringBox = new Box<String>();

    integerBox.add(new Integer(10));
    stringBox.add(new String("菜鸟教程"));

    System.out.printf("整型值为 :%d

", integerBox.get());
    System.out.printf("字符串为 :%s
", stringBox.get());
  }
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

整型值为 :10

字符串为 :菜鸟教程

五、泛型的使用

泛型的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、泛型接口和泛型方法。下面看看具体是如何定义的。

1、泛型类的定义和使用

一个泛型类（generic class）就是具有一个或多个类型变量的类。定义一个泛型类十分简单，只需要在类名后面加上<>，再在里面加上类型参数：

    class Pair<T> {  
        private T value;  
            public Pair(T value) {  
                    this.value=value;  
            }  
            public T getValue() {  
            return value;  
        }  
        public void setValue(T value) {  
            this.value = value;  
        }  
    }  

现在我们就可以使用这个泛型类了：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {  
        Pair<String> pair=new Pair<String>("Hello");  
        String str=pair.getValue();  
        System.out.println(str);  
        pair.setValue("World");  
        str=pair.getValue();  
        System.out.println(str);  
} 

Pair类引入了一个类型变量T，用尖括号<>括起来，并放在类名的后面。泛型类可以有多个类型变量。例如，可以定义Pair类，其中第一个域和第二个域使用不同的类型：

public class Pair<T,U>{......}

注意：类型变量使用大写形式，且比较短，这是很常见的。在Java库中，使用变量E表示集合的元素类型，K和V分别表示关键字与值的类型。（需要时还可以用临近的字母U和S）表示“任意类型”。

2、泛型接口的定义和使用

定义泛型接口和泛型类差不多，看下面简单的例子：

interface Show<T,U>{  
    void show(T t,U u);  
}  
  
class ShowTest implements Show<String,Date>{  
    @Override  
    public void show(String str,Date date) {  
        System.out.println(str);  
        System.out.println(date);  
    }  
} 

测试一下：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {  
        ShowTest showTest=new ShowTest();  
        showTest.show("Hello",new Date());  
}

3、泛型方法的定义和使用

泛型类在多个方法签名间实施类型约束。在 List<V> 中，类型参数 V 出现在 get()、add()、contains() 等方法的签名中。当创建一个 Map<K, V> 类型的变量时，您就在方法之间宣称一个类型约束。您传递给 add() 的值将与 get() 返回的值的类型相同。

类似地，之所以声明泛型方法，一般是因为您想要在该方法的多个参数之间宣称一个类型约束。

举个简单的例子：

   public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {  
        String str=get("Hello", "World");  
        System.out.println(str);  
   }  
  
    public static <T, U> T get(T t, U u) {  
        if (u != null)  
            return t;  
        else  
            return null;  
    }

 

六、泛型变量的类型限定

在上面，我们简单的学习了泛型类、泛型接口和泛型方法。我们都是直接使用<T>这样的形式来完成泛型类型的声明。

有的时候，类、接口或方法需要对类型变量加以约束。看下面的例子：

有这样一个简单的泛型方法：

    public static <T> T get(T t1,T t2) {  
            if(t1.compareTo(t2)>=0);//编译错误  
            return t1;  
    }  

因为，在编译之前，也就是我们还在定义这个泛型方法的时候，我们并不知道这个泛型类型T，到底是什么类型，所以，只能默认T为原始类型Object。所以它只能调用来自于Object的那几个方法，而不能调用compareTo方法。

可我的本意就是要比较t1和t2，怎么办呢？这个时候，就要使用类型限定，对类型变量T设置限定（bound）来做到这一点。

我们知道，所有实现Comparable接口的方法，都会有compareTo方法。所以，可以对<T>做如下限定：

    public static <T extends Comparable> T get(T t1,T t2) { //添加类型限定  
            if(t1.compareTo(t2)>=0);  
            return t1;  
    }  

类型限定在泛型类、泛型接口和泛型方法中都可以使用，不过要注意下面几点：

1、不管该限定是类还是接口，统一都使用关键字 extends

2、可以使用&符号给出多个限定，比如

public static <T extends Comparable&Serializable> T get(T t1,T t2)  

3、如果限定既有接口也有类，那么类必须只有一个，并且放在首位置

public static <T extends Object&Comparable&Serializable> T get(T t1,T t2)  

七、泛型的好处

Java 语言中引入泛型是一个较大的功能增强。不仅语言、类型系统和编译器有了较大的变化，以支持泛型，而且类库也进行了大翻修，所以许多重要的类，比如集合框架，都已经成为泛型化的了。

这带来了很多好处：

1，类型安全。 泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全。通过知道使用泛型定义的变量的类型限制，编译器可以在一个高得多的程度上验证类型假设。没有泛型，这些假设就只存在于程序员的头脑中（或者如果幸运的话，还存在于代码注释中）。

2，消除强制类型转换。 泛型的一个附带好处是，消除源代码中的许多强制类型转换。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。 泛型为较大的优化带来可能。在泛型的初始实现中，编译器将强制类型转换（没有泛型的话，程序员会指定这些强制类型转换）插入生成的字节码中。但是更多类型信息可用于编译器这一事实，为未来版本的 JVM 的优化带来可能。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，编译器生成类似于没有泛型（和强制类型转换）时所写的代码，只是更能确保类型安全而已。

 Java语言引入泛型的好处是安全简单。泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。

    泛型在使用中还有一些规则和限制：
    1、泛型的类型参数只能是类类型（包括自定义类），不能是简单类型。
    2、同一种泛型可以对应多个版本（因为参数类型是不确定的），不同版本的泛型类实例是不兼容的。
    3、泛型的类型参数可以有多个。
    4、泛型的参数类型可以使用extends语句，例如<T extends superclass>。习惯上成为“有界类型”。
    5、泛型的参数类型还可以是通配符类型。例如Class<?> classType = Class.forName(Java.lang.String);
    泛 型还有接口、方法等等，内容很多，需要花费一番功夫才能理解掌握并熟练应用。在此给出我曾经了解泛型时候写出的两个例子（根据看的印象写的），实现同样的 功能，一个使用了泛型，一个没有使用，通过对比，可以很快学会泛型的应用，学会这个基本上学会了泛型70%的内容。

八、参考：java核心技术

一、Java泛型的实现方法：类型擦除

前面已经说了，Java的泛型是伪泛型。为什么说Java的泛型是伪泛型呢？因为，在编译期间，所有的泛型信息都会被擦除掉。正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦出（type erasure）。

Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的Java字节码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数，会在编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。

如在代码中定义的List<object>和List<String>等类型，在编译后都会编程List。JVM看到的只 是List，而由泛型附加的类型信息对JVM来说是不可见的。Java编译器会在编译时尽可能的发现可能出错的地方，但是仍然无法避免在运行时刻出现类型 转换异常的情况。

class Test4 {  

        public static void main(String[] args) {  
            ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList<String>();  
            arrayList1.add("abc");  
            ArrayList<Integer> arrayList2=new ArrayList<Integer>();  
            arrayList2.add(123);  
            System.out.println(arrayList1.getClass()==arrayList2.getClass());  
        }  
    }  

在 这个例子中，我们定义了两个ArrayList数组，不过一个是ArrayList<String>泛型类型，只能存储字符串。一个是 ArrayList<Integer>泛型类型，只能存储整形。最后，我们通过arrayList1对象和arrayList2对象的 getClass方法获取它们的类的信息，最后发现结果为true。说明泛型类型String和Integer都被擦除掉了，只剩下了原始类型。

例2、

    public class Test4 {  
        public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException, SecurityException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {  
            ArrayList<Integer> arrayList3=new ArrayList<Integer>();  
            arrayList3.add(1);//这样调用add方法只能存储整形，因为泛型类型的实例为Integer  
            arrayList3.getClass().getMethod("add", Object.class).invoke(arrayList3, "asd");  
            for (int i=0;i<arrayList3.size();i++) {  
                System.out.println(arrayList3.get(i));  
            }  
    }  

在程序中定义了一个ArrayList泛型类型实例化为Integer的对象，如果直接调用add方法，那么只能存储整形的数据。不过当我们利用反射调用add方法的时候，却可以存储字符串。这说明了Integer泛型实例在编译之后被擦除了，只保留了原始类型。

二、类型擦除后保留的原始类型

在上面，两次提到了原始类型，什么是原始类型？原始类型（raw type）就是擦除去了泛型信息，最后在字节码中的类型变量的真正类型。无论何时定义一个泛型类型，相应的原始类型都会被自动地提供。类型变量被擦除 （crased），并使用其限定类型（无限定的变量用Object）替换。

例3：

class Pair<T> {  
    private T value;  
    public T getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(T  value) {  
        this.value = value;  
    }  
}

Pair<T>的原始类型为：

    class Pair {  
        private Object value;  
        public Object getValue() {  
            return value;  
        }  
        public void setValue(Object  value) {  
            this.value = value;  
        }  
    }  

因 为在Pair<T>中，T是一个无限定的类型变量，所以用Object替换。其结果就是一个普通的类，如同泛型加入java变成语言之前已经 实现的那样。在程序中可以包含不同类型的Pair，如Pair<String>或Pair<Integer>，但是，擦除类型后 它们就成为原始的Pair类型了，原始类型都是Object。

从上面的那个例2中，我们也可以明白ArrayList<Integer>被擦除类型后，原始类型也变成了Object，所以通过反射我们就可以存储字符串了。

例3：

public class GenericTypes{
   public static void method(List<Stirng> list){
           System.out.println("a");
   }
   public static void method(List<Integer> list){
           System.out.println("b");
   }
}

上面的这段代码不能编译通过，是因为类型擦除后，导致这两个方法的特征签名变得一模一样了。

例4：

public class GenericTypes{
   public static String method(List<Stirng> list){
           System.out.println("a");
   }
   public static int method(List<Integer> list){
           System.out.println("b");
   }
}

这时编译通过，因为给方法加了不同的返回值，方法重载居然成功了。难道这对Java语言中返回值不参与重载选择的基本认知的挑战吗？

这次的重载当然不是根据返回值来确定的，之所以这次能编译和执行成功，是因为两个method方法加入了不同的返回值后才能共存在一个class文件之中。因为方法重载要求方法具备不同的特征签名，返回值并不包含在方法的特征签名之中，所以返回值不参与重载选择，但是在class文件格式中，只要描述符不是完全一致的两个方法就可以共存。也就是说两个方法如果有相同的名称和特征签名，但返回值不同，那它们也是可以合法的共存于一个class文件之中。

如果类型变量有限定，那么原始类型就用第一个边界的类型变量来替换。

比如Pair这样声明

例4：

public class Pair<T extends Comparable& Serializable> {  

那么原始类型就是Comparable

注意：

如果Pair这样声明public class Pair<T extends Serializable&Comparable> ，那么原始类型就用Serializable替换，而编译器在必要的时要向Comparable插入强制类型转换。为了提高效率，应该将标签 （tagging）接口（即没有方法的接口）放在边界限定列表的末尾。

要区分原始类型和泛型变量的类型

在调用泛型方法的时候，可以指定泛型，也可以不指定泛型。

在不指定泛型的情况下，泛型变量的类型为 该方法中的几种类型的同一个父类的最小级，直到Object。

在指定泛型的时候，该方法中的几种类型必须是该泛型实例类型或者其子类。

    public class Test2{  
        public static void main(String[] args) {  
            /**不指定泛型的时候*/  
            int i=Test2.add(1, 2); //这两个参数都是Integer，所以T为Integer类型  
            Number f=Test2.add(1, 1.2);//这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Number  
            Object o=Test2.add(1, "asd");//这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Object  
      
            /**指定泛型的时候*/  
            int a=Test2.<Integer>add(1, 2);//指定了Integer，所以只能为Integer类型或者其子类  
            int b=Test2.<Integer>add(1, 2.2);//编译错误，指定了Integer，不能为Float  
            Number c=Test2.<Number>add(1, 2.2); //指定为Number，所以可以为Integer和Float  
        }  
          
        //这是一个简单的泛型方法  
        public static <T> T add(T x,T y){  
            return y;  
        }  
    }  

其实在泛型类中，不指定泛型的时候，也差不多，只不过这个时候的泛型类型为Object，就比如ArrayList中，如果不指定泛型，那么这个ArrayList中可以放任意类型的对象。

举例：

public static void main(String[] args) {  
        ArrayList arrayList=new ArrayList();  
        arrayList.add(1);  
        arrayList.add("121");  
        arrayList.add(new Date());  
} 

三、类型擦除引起的问题及解决方法

因为种种原因，Java不能实现真正的泛型，只能使用类型擦除来实现伪泛型，这样虽然不会有类型膨胀的问题，但是也引起了许多新的问题。所以，Sun对这些问题作出了许多限制，避免我们犯各种错误。

1、先检查，再编译，以及检查编译的对象和引用传递的问题

既然说类型变量会在编译的时候擦除掉，那为什么我们往ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<String>();所创建的数组列表arrayList中，不能使用add方法添加整形呢？不是说泛型变量 Integer会在编译时候擦除变为原始类型Object吗，为什么不能存别的类型呢？既然类型擦除了，如何保证我们只能使用泛型变量限定的类型呢？

java是如何解决这个问题的呢？java编译器是通过先检查代码中泛型的类型，然后再进行类型擦除，再进行编译的。

举个例子说明：

    public static  void main(String[] args) {  
            ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<String>();  
            arrayList.add("123");  
            arrayList.add(123);//编译错误  
    }  

在 上面的程序中，使用add方法添加一个整形，在eclipse中，直接就会报错，说明这就是在编译之前的检查。因为如果是在编译之后检查，类型擦除后，原 始类型为Object，是应该运行任意引用类型的添加的。可实际上却不是这样，这恰恰说明了关于泛型变量的使用，是会在编译之前检查的。

那么，这么类型检查是针对谁的呢？我们先看看参数化类型与原始类型的兼容

以ArrayList举例子，以前的写法：

ArrayList arrayList=new ArrayList();  

现在的写法：

ArrayList<String>  arrayList=new ArrayList<String>(); 

如果是与以前的代码兼容，各种引用传值之间，必然会出现如下的情况：

ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList(); //第一种 情况 

ArrayList arrayList2=new ArrayList<String>();//第二种 情况  

这样是没有错误的，不过会有个编译时警告。

不过在第一种情况，可以实现与 完全使用泛型参数一样的效果，第二种则完全没效果。

因为，本来类型检查就是编译时完成的。new ArrayList()只是在内存中开辟一个存储空间，可以存储任何的类型对象。而真正涉及类型检查的是它的引用，因为我们是使用它引用 arrayList1 来调用它的方法，比如说调用add()方法。所以arrayList1引用能完成泛型类型的检查。

而引用arrayList2没有使用泛型，所以不行。

举例子：

    public class Test10 {  
        public static void main(String[] args) {  
              
            //  
            ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList();  
            arrayList1.add("1");//编译通过  
            arrayList1.add(1);//编译错误  
            String str1=arrayList1.get(0);//返回类型就是String  
              
            ArrayList arrayList2=new ArrayList<String>();  
            arrayList2.add("1");//编译通过  
            arrayList2.add(1);//编译通过  
            Object object=arrayList2.get(0);//返回类型就是Object  
              
            new ArrayList<String>().add("11");//编译通过  
            new ArrayList<String>().add(22);//编译错误  
            String string=new ArrayList<String>().get(0);//返回类型就是String  
        }  
    }  

通过上面的例子，我们可以明白，类型检查就是针对引用的，谁是一个引用，用这个引用调用泛型方法，就会对这个引用调用的方法进行类型检测，而无关它真正引用的对象。

从这里，我们可以再讨论下 泛型中参数化类型为什么不考虑继承关系

在Java中，像下面形式的引用传递是不允许的：

    ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList<Object>();//编译错误  
    ArrayList<Object> arrayList1=new ArrayList<String>();//编译错误  

我们先看第一种情况，将第一种情况拓展成下面的形式：

          ArrayList<Object> arrayList1=new ArrayList<Object>();  
          arrayList1.add(new Object());  
          arrayList1.add(new Object());  
          ArrayList<String> arrayList2=arrayList1;//编译错误

实 际上，在第4行代码的时候，就会有编译错误。那么，我们先假设它编译没错。那么当我们使用arrayList2引用用get()方法取值的时候，返回的都 是String类型的对象（上面提到了，类型检测是根据引用来决定的。），可是它里面实际上已经被我们存放了Object类型的对象，这样，就会有 ClassCastException了。所以为了避免这种极易出现的错误，Java不允许进行这样的引用传递。（这也是泛型出现的原因，就是为了解决类 型转换的问题，我们不能违背它的初衷）。

在看第二种情况，将第二种情况拓展成下面的形式：

    ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList<String>();  
    arrayList1.add(new String());  
    arrayList1.add(new String());  
    ArrayList<Object> arrayList2=arrayList1;//编译错误  

没 错，这样的情况比第一种情况好的多，最起码，在我们用arrayList2取值的时候不会出现ClassCastException，因为是从 String转换为Object。可是，这样做有什么意义呢，泛型出现的原因，就是为了解决类型转换的问题。我们使用了泛型，到头来，还是要自己强转，违 背了泛型设计的初衷。所以java不允许这么干。再说，你如果又用arrayList2往里面add()新的对象，那么到时候取得时候，我怎么知道我取出 来的到底是String类型的，还是Object类型的呢？

所以，要格外注意，泛型中的引用传递的问题。

2、自动类型转换

因为类型擦除的问题，所以所有的泛型类型变量最后都会被替换为原始类型。这样就引起了一个问题，既然都被替换为原始类型，那么为什么我们在获取的时候，不需要进行强制类型转换呢？看下ArrayList和get方法：

public E get(int index) {  
    RangeCheck(index);  
    return (E) elementData[index];  
}

看以看到，在return之前，会根据泛型变量进行强转。假设泛型类型变量为Date，虽然泛型信息会被擦除掉，但是会将(E) elementData[index]，编译为(Date)elementData[index]。所以我们不用自己进行强转。

当存取一个泛型域时也会自动插入强制类型转换。假设Pair类的value域是public的，那么，表达式：

Date date=pair.value  

也会自动地在结果字节码中插入强制类型转换。

3、类型擦除与多态的冲突和解决方法

现在有这样一个泛型类：

class Pair<T> {  
    private T value;  
    public T getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(T value) {  
        this.value = value;  
    }  
} 

然后我们想要一个子类继承它

    class DateInter extends Pair<Date> {  
        @Override  
        public void setValue(Date value) {  
            super.setValue(value);  
        }  
        @Override  
        public Date getValue() {  
            return super.getValue();  
        }  
    }  

在这个子类中，我们设定父类的泛型类型为Pair<Date>，在子类中，我们覆盖了父类的两个方法，我们的原意是这样的：

将父类的泛型类型限定为Date，那么父类里面的两个方法的参数都为Date类型：“

    public Date getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(Date value) {  
        this.value = value;  
    }  

所以，我们在子类中重写这两个方法一点问题也没有，实际上，从他们的@Override标签中也可以看到，一点问题也没有，实际上是这样的吗？

    private Object value;  

        public Object getValue() {  
            return value;  
        }  
        public void setValue(Object  value) {  
            this.value = value;  
        }  
    } 

再看子类的两个重写的方法的类型：

@Override  
public void setValue(Date value) {  
    super.setValue(value);  
}  
@Override  
public Date getValue() {  
    return super.getValue();  
} 

先来分析setValue方法，父类的类型是Object，而子类的类型是Date，参数类型不一样，这如果实在普通的继承关系中，根本就不会是重写，而是重载。
我们在一个main方法测试一下：

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {  
            DateInter dateInter=new DateInter();  
            dateInter.setValue(new Date());                  
            dateInter.setValue(new Object());//编译错误  
     }  

如果是重载，那么子类中两个setValue方法，一个是参数Object类型，一个是Date类型，可是我们发现，根本就没有这样的一个子类继承自父类的Object类型参数的方法。所以说，却是是重写了，而不是重载了。

为什么会这样呢？

原因是这样的，我们传入父类的泛型类型是Date，Pair<Date>，我们的本意是将泛型类变为如下：

class Pair {  
    private Date value;  
    public Date getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(Date value) {  
        this.value = value;  
    }  
}

然后再子类中重写参数类型为Date的那两个方法，实现继承中的多态。

可是由于种种原因，虚拟机并不能将泛型类型变为Date，只能将类型擦除掉，变为原始类型Object。这样，我们的本意是进行重写，实现多态。可 是类型擦除后，只能变为了重载。这样，类型擦除就和多态有了冲突。JVM知道你的本意吗？知道！！！可是它能直接实现吗，不能！！！如果真的不能的话，那 我们怎么去重写我们想要的Date类型参数的方法啊。

于是JVM采用了一个特殊的方法，来完成这项功能，那就是extends com.tao.test.Pair<java.util.Date> {  

•   com.tao.test.DateInter();  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: invokespecial #8                  // Method com/tao/test/Pair."<init>"  
• :()V  
•        4: return  
•   
•   public void setValue(java.util.Date);  //我们重写的setValue方法  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: aload_1  
•        2: invokespecial #16                 // Method com/tao/test/Pair.setValue  
• :(Ljava/lang/Object;)V  
•        5: return  
•   
•   public java.util.Date getValue();    //我们重写的getValue方法  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: invokespecial #23                 // Method com/tao/test/Pair.getValue  
• :()Ljava/lang/Object;  
•        4: checkcast     #26                 // class java/util/Date  
•        7: areturn  
•   
•   public java.lang.Object getValue();     //编译时由编译器生成的巧方法  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: invokevirtual #28                 // Method getValue:()Ljava/util/Date 去调用我们重写的getValue方法  
• ;  
•        4: areturn  
•   
•   public void setValue(java.lang.Object);   //编译时由编译器生成的巧方法  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: aload_1  
•        2: checkcast     #26                 // class java/util/Date  
•        5: invokevirtual #30                 // Method setValue:(Ljava/util/Date;   去调用我们重写的setValue方法  
• )V  
•        8: return  
• }  

从 编译的结果来看，我们本意重写setValue和getValue方法的子类，竟然有4个方法，其实不用惊奇，最后的两个方法，就是编译器自己生成的桥方 法。可以看到桥方法的参数类型都是Object，也就是说，子类中真正覆盖父类两个方法的就是这两个我们看不到的桥方法。而打在我们自己定义的 setvalue和getValue方法上面的@Oveerride只不过是假象。而桥方法的内部实现，就只是去调用我们自己重写的那两个方法。

所以，虚拟机巧妙的使用了巧方法，来解决了类型擦除和多态的冲突。

不过，要提到一点，这里面的setValue和getValue这两个桥方法的意义又有不同。

setValue方法是为了解决类型擦除与多态之间的冲突。

而getValue却有普遍的意义，怎么说呢，如果这是一个普通的继承关系：

那么父类的setValue方法如下：

public ObjectgetValue() {
        return super.getValue();
    }

而子类重写的方法是：

public Date getValue() {
        return super.getValue();
    }

其实这在普通的类继承中也是普遍存在的重写，这就是协变。

关于协变：。。。。。。

并且，还有一点也许会有疑问，子类中的巧方法  Object   getValue()和Date getValue()是同 时存在的，可是如果是常规的两个方法，他们的方法签名是一样的，也就是说虚拟机根本不能分别这两个方法。如果是我们自己编写Java代码，这样的代码是无 法通过编译器的检查的，但是虚拟机却是允许这样做的，因为虚拟机通过参数类型和返回类型来确定一个方法，所以编译器为了实现泛型的多态允许自己做这个看起 来“不合法”的事情，然后交给虚拟器去区别。

4、泛型类型变量不能是基本数据类型

不能用类型参数替换基本类型。就比如，没有ArrayList<double>，只有 ArrayList<Double>。因为当类型擦除后，ArrayList的原始类型变为Object，但是Object类型不能存储 double值，只能引用Double的值。

5、运行时类型查询

举个例子:

ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<String>();

因为类型擦除之后，ArrayList<String>只剩下原始类型，泛型信息String不存在了。

那么，运行时进行类型查询的时候使用下面的方法是错误的

if( arrayList instanceof ArrayList<String>)

java限定了这种类型查询的方式

if( arrayList instanceof ArrayList<?>)

？ 是通配符的形式 ，将在后面一篇中介绍。

6、异常中使用泛型的问题

1、不能抛出也不能捕获泛型类的对象。事实上，泛型类扩展Throwable都不合法。例如：下面的定义将不会通过编译：

public class Problem<T> extends Exception{......}

为什么不能扩展Throwable，因为异常都是在运行时捕获和抛出的，而在编译的时候，泛型信息全都会被擦除掉，那么，假设上面的编译可行，那么，在看下面的定义：

try{
}catch(Problem<Integer> e1){
。。
}catch(Problem<Number> e2){
...
}

类型信息被擦除后，那么两个地方的catch都变为原始类型Object，那么也就是说，这两个地方的catch变的一模一样,就相当于下面的这样

try{
}catch(Problem<Object> e1){
。。
}catch(Problem<Object> e2){
...

这个当然就是不行的。就好比，catch两个一模一样的普通异常，不能通过编译一样：

try{
}catch(Exception e1){
。。
}catch(Exception  e2){//编译错误
...

2、不能再catch子句中使用泛型变量

public static <T extends Throwable> void doWork(Class<T> t){
        try{
            ...
        }catch(T e){ //编译错误
            ...
        }
   }

因为泛型信息在编译的时候已经变味原始类型，也就是说上面的T会变为原始类型Throwable，那么如果可以再catch子句中使用泛型变量，那么，下面的定义呢：

public static <T extends Throwable> void doWork(Class<T> t){
        try{
            ...
        }catch(T e){ //编译错误
            ...
        }catch(IndexOutOfBounds e){
        }
 }

根 据异常捕获的原则，一定是子类在前面，父类在后面，那么上面就违背了这个原则。即使你在使用该静态方法的使用T是 ArrayIndexOutofBounds，在编译之后还是会变成Throwable，ArrayIndexOutofBounds是 IndexOutofBounds的子类，违背了异常捕获的原则。所以java为了避免这样的情况，禁止在catch子句中使用泛型变量。

但是在异常声明中可以使用类型变量。下面方法是合法的。

public static<T extends Throwable> void doWork(T t) throws T{
    try{
        ...
    }catch(Throwable realCause){
        t.initCause(realCause);
        throw t;
    }

上面的这样使用是没问题的。

7、数组（这个不属于类型擦除引起的问题）

不能声明参数化类型的数组。如：
 

Pair<String>[] table = newPair<String>(10); //ERROR

这是因为擦除后，table的类型变为Pair[]，可以转化成一个Object[]。
  

Object[] objarray =table;

  数组可以记住自己的元素类型，下面的赋值会抛出一个ArrayStoreException异常。
   

objarray ="Hello"; //ERROR

  对于泛型而言，擦除降低了这个机制的效率。下面的赋值可以通过数组存储的检测，但仍然会导致类型错误。  

objarray =new Pair<Employee>();

提示：如果需要收集参数化类型对象，直接使用ArrayList：ArrayList<Pair<String>>最安全且有效。

8、泛型类型的实例化

不能实例化泛型类型。如，

first = new T(); //ERROR

   是错误的，类型擦除会使这个操作做成new Object()。
   不能建立一个泛型数组。
  

public<T> T[] minMax(T[] a){
     T[] mm = new T[2]; //ERROR
     ...
}

   类似的，擦除会使这个方法总是构靠一个Object[2]数组。但是，可以用反射构造泛型对象和数组。
   利用反射，调用Array.newInstance:

publicstatic <T extends Comparable> T[]minmax(T[] a)

   {

      T[] mm == (T[])Array.newInstance(a.getClass().getComponentType(),2);

       ...

      // 以替换掉以下代码

      // Obeject[] mm = new Object[2];

      // return (T[]) mm;

   }

9、类型擦除后的冲突

1、

当泛型类型被擦除后，创建条件不能产生冲突。如果在Pair类中添加下面的equals方法：

class Pair<T>   {
    public boolean equals(T value) {
        return null;
    }

}

考虑一个Pair<String>。从概念上，它有两个equals方法：

booleanequals(String); //在Pair<T>中定义

boolean equals(Object); //从object中继承

但是，这只是一种错觉。实际上，擦除后方法

boolean equals(T)

变成了方法 boolean equals(Object)

这与Object.equals方法是冲突的！当然，补救的办法是重新命名引发错误的方法。

2、

泛型规范说明提及另一个原则“要支持擦除的转换，需要强行制一个类或者类型变量不能同时成为两个接口的子类，而这两个子类是同一接品的不同参数化。”

下面的代码是非法的：

class Calendar implements Comparable<Calendar>{ ... }

class GregorianCalendar extends Calendar implements Comparable<GregorianCalendar>{...} //ERROR

GregorianCalendar会实现Comparable<Calender>和Compable<GregorianCalendar>，这是同一个接口的不同参数化实现。

这一限制与类型擦除的关系并不很明确。非泛型版本：

class Calendar implements Comparable{ ... }

class GregorianCalendar extends Calendar implements Comparable{...} //ERROR

是合法的。

10、泛型在静态方法和静态类中的问题

泛型类中的静态方法和静态变量不可以使用泛型类所声明的泛型类型参数

举例说明：

public class Test2<T> {
    public static T one;   //编译错误
    public static  T show(T one){ //编译错误
        return null;
    }
}

因为泛型类中的泛型参数的实例化是在定义对象的时候指定的，而静态变量和静态方法不需要使用对象来调用。对象都没有创建，如何确定这个泛型参数是何种类型，所以当然是错误的。

但是要注意区分下面的一种情况：

public class Test2<T> {

    public static <T >T show(T one){//这是正确的
        return null;
    }
}

因为这是一个泛型方法，在泛型方法中使用的T是自己在方法中定义的T，而不是泛型类中的T。

通配符有三种：

1、无限定通配符   形式<?>

2、上边界限定通配符 形式< ? extends Number>    //用Number举例

3、下边界限定通配符    形式< ? super Number>    //用Number举例

1、泛型中的？通配符

如果定义一个方法，该方法用于打印出任意参数化类型的集合中的所有数据，如果这样写

 

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.List;
publicclass GernericTest {
    publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception{
        List<Integer> listInteger =new ArrayList<Integer>();
        List<String> listString =new ArrayList<String>();
        printCollection(listInteger);
        printCollection(listString);
    }
    publicstaticvoid printCollection(Collection<Object> collection){
               for(Object obj:collection){
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

语句printCollection(listInteger);报错

The method printCollection(Collection<Object>) in the type GernericTest is not applicable for the arguments (List<Integer>)

这是因为泛型的参数是不考虑继承关系就直接报错。

这就得用？通配符

 

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.List;

publicclass GernericTest {
    publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception{
        List<Integer> listInteger =new ArrayList<Integer>();
        List<String> listString =new ArrayList<String>();
        printCollection(listInteger);
        printCollection(listString);
    }
    publicstaticvoid printCollection(Collection<?> collection){
               for(Object obj:collection){
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

在 方法public static void printCollection(Collection<?> collection){}中不能出现与参数类型有关的方法比如collection.add();因为程序调用这个方法的时候传入的参数不知道是什么类 型的，但是可以调用与参数类型无关的方法比如collection.size();

总结：使用?通配符可以引用其他各种参数化的类型,?通配符定义的变量的主要用作引用，可以调用与参数化无关的方法，不能调用与参数化有关的方法。

 

 

2、泛型中的?通配符的扩展

1:界定通配符的上边界

Vector<? extends 类型1> x = new Vector<类型2>();

类型1指定一个数据类型，那么类型2就只能是类型1或者是类型1的子类

Vector<? extends Number> x = new Vector<Integer>();//这是正确的

Vector<? extends Number> x = new Vector<String>();//这是错误的

 

2:界定通配符的下边界

Vector<? super 类型1> x = new Vector<类型2>();

类型1指定一个数据类型，那么类型2就只能是类型1或者是类型1的父类

Vector<? super Integer> x = new Vector<Number>();//这是正确的

Vector<? super Integer> x = new Vector<Byte>();//这是错误的

 

提示：限定通配符总是包括自己