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泛型是 Java 的高级个性之一，如果想写出优雅而高扩展性的代码，或是想读得懂一些优良的源码，泛型是绕不开的槛。本文介绍了什么是泛型、类型擦除的概念及其实现，最初总结了泛型应用的最佳实际。
前言
想写一下对于 Java 一些高级个性的文章，尽管这些个性在平时实现一般业务时不用应用，但如果想写出优雅而高扩展性的代码，或是想读得懂一些优良的源码，这些个性又是不可避免的。
如果对这些个性不理解，不相熟个性的利用场景，应用时又因为语法等起因困难重重，很难让人克服惰性去应用它们，所以身边总有一些共事，工作了很多年，却从没有用过 Java 的某些高级个性，写出的代码总是差那么一点儿感觉。
为了防止几年后本人的代码还是十分 low，我筹备从当初开始深刻了解一下这些个性。本文先写一下利用场景最多的泛型。
泛型是什么
首先来说泛型是什么。泛型的英文是 generic，中文意思是通用的、一类的，联合其利用场景，我了解泛型是一种 通用类型。但咱们个别指泛型都是指其实现形式，也就是 将类型参数化
对于 Java 这种强类型语言来说，如果没有泛型的话，解决雷同逻辑不同类型的需要会十分麻烦。
如果想写一个对 int 型数据的疾速排序，咱们编码为（不是配角，网上轻易找的 =_=）：
public static void quickSort(int[] data, int start, int end) {int key = data[start];
int i = start;
int j = end;
while (i < j) {while (data[j] > key && j > i) {j--;}
data[i] = data[j];
while (data[i] < key && i < j) {i++;}
data[j] = data[i];
}
data[i] = key;
if (i - 1 > start) {quickSort(data, start, i - 1);
}
if (i + 1 < end) {quickSort(data, i + 1, end);
}
}可是如果需要变了，当初须要实现 int 和 long 两种数据类型的快排，那么咱们须要利用 Java 类办法重载性能，复制以上代码，将参数类型改为 double 粘贴一遍。可是，如果还要实现 float、double 甚至字符串、各种类的疾速排序呢，难道每增加一种类型就要复制粘贴一遍代码吗，这样未必太不优雅。
当然咱们也能够申明传入参数为 Object，并在比拟两个元素大小时，判断元素类型，并应用对应的办法比拟。这样，代码就会恶心在类型判断上了。不优雅的范畴小了一点，并不能解决问题。
这时，咱们思考应用通用类型（泛型），将快排办法的参数设置为一个通用类型，无论什么样的参数，只有实现了 Comparable 接口，都能够传入并排序。
public static <T extends Comparable<T>> void quickSort(T[] data, int start, int end) {T key = data[start];
int i = start;
int j = end;
while (i < j) {while (data[j].compareTo(key) > 0 && j > i) {j--;}
data[i] = data[j];
while (data[i].compareTo(key) < 0 && i < j) {i++;}
data[j] = data[i];
}
data[i] = key;
if (i - 1 > start) {quickSort(data, start, i - 1);
}
if (i + 1 < end) {quickSort(data, i + 1, end);
}
}那么，能够总结一下泛型的利用场景了，当遇到以下场景时，咱们能够思考应用泛型：
当参数类型不明确，可能会扩大为多种时。
想申明参数类型为 Object，并在应用时用 instanceof 判断时。
须要留神，泛型只能代替 Object 的子类型，如果须要代替根本类型，能够应用包装类，至于为什么，会在下文中阐明。
应用
而后咱们来看一下，泛型怎么用。
申明
泛型的申明应用 < 占位符 [, 另一个占位符] > 的模式，须要在一个中央同时申明多个占位符时，应用 , 隔开。占位符的格局并无限度，不过个别约定应用单个大写字母，如 T 代表类型（type），E 代表元素 *（element）等。尽管没有严格规定，不过为了代码的易读性，最好应用前检查一下约定用法。
泛型指代一种参数类型，能够申明在类、办法和接口上。
咱们最常把泛型申明在类上：
class Generics<T> { // 在类名后申明引入泛型类型
private T field; // 引入后能够将字段申明为泛型类型
public T getField() { // 类办法内也能够应用泛型类型
return field;
}
}把泛型申明在办法上时：
public [static] <T> void testMethod(T arg) {// 拜访限定符[静态方法在 static] 后应用 < 占位符 > 申明泛型办法后，在参数列表后就能够应用泛型类型了
// doSomething
}最初是在接口中申明泛型，如下面的快排中，咱们应用了 Comparable<T> 的泛型接口，与此类似的还有 Searializable<T> Iterable<T> 等，其实在接口中申明与在类中申明并没有什么太大区别。
调用
而后是泛型的调用，泛型的调用和一般办法或类的调用没有什么大的区别，如下：
public static void main(String[] args) {String[] strArr = new String[2];
// 泛型办法的调用跟一般办法雷同
Generics.quickSort(strArr, 0, 30);
// 泛型类在调用时须要申明一种准确类型
Generics<Long> sample = new Generics<>();
Long field = sample.getField();}
// 泛型接口须要在泛型类里实现
class GenericsImpl<T> implements Comparable<T> {
@Override
public int compareTo(T o) {return 0;}
}类型擦除
讲泛型不可不提类型擦除，只有明确了类型擦除，才算明确了泛型，也就能够避开应用泛型时的坑。
由来
严格来说，Java 的泛型并不是真正的泛型。Java 的泛型是 JDK1.5 之后增加的个性，为了兼容之前版本的代码，其实现引入了类型擦除的概念。
类型擦除指的是：Java 的泛型代码在编译时，由编译器进行类型查看，之后会将其泛型类型擦除掉，只保留原生类型，如 Generics<Long> 被擦除后是 Generics，咱们罕用的 List<String> 被擦除后只剩下 List。
接下来的 Java 代码在运行时，应用的还是原生类型，并没有一种新的类型叫 泛型。这样，也就兼容了泛型之前的代码。
如以下代码：
public static void main(String[] args) {List<String> stringList = new ArrayList<>();
List<Long> longList = new ArrayList<>();
if (stringList.getClass() == longList.getClass()) {System.out.println(stringList.getClass().toString());
System.out.println(longList.getClass().toString());
System.out.println("type erased");
}
}后果 longList 和 stringList 输入的类型都为 class java.util.ArrayList，两者类型雷同，阐明其泛型类型被擦除掉了。
实际上，实现了泛型的代码的字节码内会有一个 signature 字段，其中指向了常量表中泛型的真正类型，所以泛型的真正类型，还能够通过反射获取失去。
实现
那么类型擦除之后，Java 是如何保障泛型代码执行期间没有问题的呢？
咱们将一段泛型代码用 javac 命令编译成 class 文件后，再应用 javap 命令查看其字节码信息：
咱们会发现，类型里的 T 被替换成了 Object 类型，而在 main 办法里 getField 字段时，进行了类型转换(checkcast)，如此，咱们能够看进去 Java 的泛型实现了，一段泛型代码的编译运行过程如下：
- 编译期间编译器查看传入的泛型类型与申明的泛型类型是否匹配，不匹配则报出编译器谬误；
- 编译器执行类型擦除，字节码内只保留其原始类型；
- 运行期间，再将 Object 转换为所须要的泛型类型。
也就是说：Java 的泛型实际上是由编译器实现的，将泛型类型转换为 Object 类型，在运行期间再进行状态转换。
实际问题
由上，咱们来看应用泛型时须要留神的问题：
具体类型须为 Object 子类型
上文中提到实现泛型时申明的具体类型必须为 Object 的子类型，这是因为编译器进行类型擦除后会应用 Object 替换泛型类型，并在运行期间进行类型转换，而根底类型和 Object 之间是无奈替换和转换的。
如：Generics<int> generics = new Generics<int>(); 在编译期间就会报错的。
边界限定通配符的应用
泛型尽管为通用类型，但也是能够设置其通用性的，于是就有了边界限定通配符，而边界通配符要配合类型擦除才好了解。
<? extends Generics> 是上边界限定通配符，避开 上边界 这个比拟含糊的词不谈，咱们来看其申明 xx extends Generics，XX 是继承了 Generics 的类（也有可能是实现，上面只说继承），咱们依照以下代码申明：List<? extends Generics> genericsList = new ArrayList<>();
Generics generics = genericsList.get(0);
genericsList.add(new Generics<String>()); // 编译无奈通过咱们会发现最初一行编译报错，至于为什么，能够如此了解：XX 是继承了 Generics 的类，List 中取出来的类肯定是能够转换为 Generics，所以 get 办法没问题；而具体是什么类，咱们并不知道，将父类强制转换成子类可能会造成运行期谬误，所以编译器不容许这种状况；
而同理 <? super Generics> 是下边界限定通配符，XX 是 Generics 的父类，所以：
List<? super Generics> genericsList = new ArrayList<>();
genericsList.add(new Generics()); // 编译无奈通过
Generics generics = genericsList.get(0);应用前须要依据这两种状况，思考须要 get 还是 set，进而决定用哪种边界限定通配符。
最佳实际
当然，泛型并不是一个万能容器。什么类型都往泛型里扔，还不如间接应用 Object 类型。
什么时候确定用泛型，如何应用泛型，这些问题的解决不仅仅只依附编程教训，咱们应用结尾快排的例子整顿一下泛型的实际形式：
- 将代码逻辑拆分为两局部：通用逻辑和类型相干逻辑；通用逻辑是一些跟参数类型无关的逻辑，如快排的元素地位整顿等；类型相干逻辑，顾名思义，是须要确定类型后能力编写的逻辑，如元素大小的比拟，String 类型的比拟和 int 类型的比拟就不一样。
- 如果没有类型相干的逻辑，如 List 作为容器不须要思考什么类型，那么间接欠缺通用代码即可。
如果有参数类型相干的逻辑，那么就须要思考这些逻辑是否已有独特的接口实现，如果已有独特的接口实现，能够应用边界限定通配符。如快排的元素就实现了 Compare 接口，Object 曾经实现了 toString() 办法，所有的打印语句都能够调用它。 - 如果还没有独特的接口，那么须要思考是否能够形象出一个通用的接口实现，如打印人类的衣服色彩和动物的毛皮色彩，就能够形象出一个 getColor() 接口，形象之后再应用边界限定通配符。
如果无奈形象出通用接口，如输入人类身高或动物体重这种，还是不要应用泛型了，因为不限定类型的话，具体类型的办法调用也就无从谈起，编译也无奈通过。
我将以上步骤整顿了一个流程图，依照这个图，咱们能够疾速得出能不能用泛型，怎么用泛型。
小结
好好理了一下泛型，感觉播种颇多，Java 迷雾被拨开了一些。这些个性的确挺难缠，每当本人感觉曾经了解得差不多的时候，过些日子又感觉当初了解得还不够。重要的还是要实际，在应用时会很容易发现纳闷的中央。
起源 | https://zhenbianshu.github.io/