关于spring:重温Java泛型带你更深入地理解它更好的使用它

1. 引言

jdk5.0 中引入了 Java 泛型，目标是缩小谬误，并在类型上增加额定的形象层。
本文将简要介绍 Java 中的泛型、泛型背地的指标以及如何应用泛型来进步代码的品质。

2. 为什么要用泛型？

构想一个场景，咱们心愿用 Java 创立一个列表来存储Integer；代码可能会写成这样：

List list = new LinkedList();
list.add(new Integer(1)); 
Integer i = list.iterator().next();

令人诧异的是，编译器会提醒最初一行。它不晓得返回的数据类型是什么。因而，编译器提醒须要进行显式转换：

Integer i = (Integer) list.iterator.next();

没有任何约定能够保障列表的返回类型是 整数。定义的列表能够蕴含任何对象。咱们只晓得咱们是通过查看上下文来检索列表的。在查看类型时，它只能保障它是一个Object，因而须要显式转换来确保类型是平安的。

这种转换可能会令人感到聒噪，咱们明明晓得这个列表中的数据类型是 整数 。转换的话，也把咱们的代码搞得乌七八糟。如果程序员在显式转换中出错，则可能会导致抛出与 类型相干的运行时谬误。

如果程序员可能表白他们应用特定类型的用意，并且编译器可能确保这种类型的正确性，那么这将更加容易。

这就是泛型背地的核心思想。

咱们将后面代码段的第一行批改为：

List<Integer> list = new LinkedList<>();

通过增加蕴含类型的菱形运算符 <>，咱们将此列表的特化范畴放大到 Integer 类型，即指定将保留在列表中的类型。编译器能够在编译时强制执行该类型。

在较小的程序中，这看起来像是一个微不足道的增加。然而在较大的程序中，这能够减少显著的健壮性并使程序更易于浏览。

3. 泛型办法

泛型办法是用单个办法申明编写的办法，能够用不同类型的参数调用。编译器将确保所用类型的正确性。以下是泛型办法的一些属性：

• 泛型办法在办法申明的返回类型之前有一个类型参数（包裹类型的菱形运算符）
• 类型参数能够有界（边界将在本文前面解释）
• 泛型办法能够具备不同的类型参数，这些参数在办法签名中用逗号分隔
• 泛型办法的办法体与一般办法一样

定义将数组转换为列表的泛型办法的示例：

public <T> List<T> fromArrayToList(T[] a) {return Arrays.stream(a).collect(Collectors.toList());
}

在后面的示例中，办法申明中的 <T> 示意该办法将解决泛型类型 T。即便办法返回的是 void，也须要这样做。
如上所述，办法能够解决多个泛型类型，在这种状况下，所有泛型类型都必须增加到办法申明中，例如，如果咱们要批改下面的办法来解决类型 T 和类型 G，应该这样写：

public static <T, G> List<G> fromArrayToList(T[] a, Function<T, G> mapperFunction) {return Arrays.stream(a)
      .map(mapperFunction)
      .collect(Collectors.toList());
}

咱们正在传递一个函数，该函数将具备 T 类型元素的数组转换为蕴含 G 类型元素的列表。例如，将 Integer 转换为其 String 示意模式：

@Test
public void givenArrayOfIntegers_thanListOfStringReturnedOK() {Integer[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5};
    List<String> stringList
      = Generics.fromArrayToList(intArray, Object::toString);
 
    assertThat(stringList, hasItems("1", "2", "3", "4", "5"));
}

Oracle 倡议应用大写字母示意泛型类型，并抉择更具描述性的字母来示意模式类型，例如在 Java 汇合中，T 用于类型，K 示意键，V 示意值。

3.1. 泛型边界

如前所述，类型参数能够是有界的。有界意味着“限度”，咱们能够限度办法能够承受的类型。

例如，能够指定一个办法承受一个类型及其所有子类（下限）或一个类型所有它的超类（上限）。

要申明上界类型，咱们在类型前面应用关键字extends，后跟要应用的下限。例如：

public <T extends Number> List<T> fromArrayToList(T[] a) {...}

这里应用关键字 extends 示意类型 T 扩大类的下限，或者实现接口的下限。

3.2. 多个边界

类型还能够有多个上界，如下所示：

<T extends Number & Comparable>

如果 T 扩大的类型之一是类（即Number），则必须将其放在边界列表的第一位。否则，将导致编译时谬误。

4. 应用通配符

通配符在 Java 中用问号“？“示意，它们是用来指一种未知的类型。通配符在应用泛型时特地有用，能够用作参数类型，但首先要思考的是一个重要的正文。

家喻户晓，Object 是所有 Java 类的超类型，然而，Object 的汇合不是任何汇合的超类型。（可能有点绕，大家好好细品一下）

例如，List<Object>不是 List<String> 的超类型，将 List<Object> 类型的变量赋值给 List<String> 类型的变量将导致编译器谬误。

这是为了避免在将异构类型增加到同一汇合时可能产生的抵触。

雷同的规定实用于类型及其子类型的任何汇合。看看这个例子：

public static void paintAllBuildings(List<Building> buildings) {buildings.forEach(Building::paint);
}

如果咱们构想一个子类型 Building，实例House，那么咱们不能将此办法与House 列表一起应用，即便 House 是Building的子类型。如果须要将此办法与类型构建及其所有子类型一起应用，则有界通配符能够实现以下性能：

public static void paintAllBuildings(List<? extends Building> buildings) {...}

当初，这个办法能够解决 Building 类型及其所有子类型。这称为上界通配符，其中类型 Building 是上界。

通配符也能够应用上限指定，其中未知类型必须是指定类型的超类型。能够应用 super 关键字后跟特定类型来指定上限，例如，<? super T>示意未知类型，它是 T（= T 及其所有父类）的超类。

5. 类型擦除

泛型被增加到 Java 中以确保类型平安，并确保泛型不会在运行时造成开销，编译器在编译时对泛型利用一个名为 type erasure 的过程。

类型擦除删除所有类型参数，并将其替换为它们的边界，如果类型参数是无界的，则替换为 Object。因而，编译后的字节码只蕴含一般的类、接口和办法，从而确保不会生成新的类型。在编译时对Object 类型也利用了正确的强制转换。
以下是类型擦除的一个示例：

public <T> List<T> genericMethod(List<T> list) {return list.stream().collect(Collectors.toList());
}

应用类型擦除，无界类型 T 将替换为Object，如下所示：

// for illustration
public List<Object> withErasure(List<Object> list) {return list.stream().collect(Collectors.toList());
}
 
// which in practice results in
public List withErasure(List list) {return list.stream().collect(Collectors.toList());
}

如果类型是有界的，则在编译时该类型将替换为绑定：

public <T extends Building> void genericMethod(T t) {...}

编译后会发生变化：

public void genericMethod(Building t) {...}

6. 泛型和原始数据类型

Java 中泛型的一个限度是类型参数不能是根本类型

例如，以下内容无奈编译：

List<int> list = new ArrayList<>();
list.add(17);

为了了解原始数据类型为什么不起作用，只需记住 泛型是编译时个性 ，这意味着类型将会被擦除，所有泛型类型都实现为 Object 类。
举一个例子，让咱们看看列表的 add 办法：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(17);

add 办法的申明如下：

boolean add(E e);

并将被编译为：

boolean add(Object e);

因而，类型参数必须可转换为 Object。 因为根本类型不继承自 Object，所以不能将它们用作类型参数
然而，Java 为它们提供了装箱类型，以及主动装箱和主动拆箱：

Integer a = 17;
int b = a;

因而，如果咱们想创立一个能够保留整数的列表，咱们能够应用包装器：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(17);
int first = list.get(0);

编译后的代码相当于：

List list = new ArrayList<>();
list.add(Integer.valueOf(17));
int first = ((Integer) list.get(0)).intValue();

Java 的将来版本可能容许泛型应用原始数据类型。Valhalla 工程旨在改良解决泛型的形式。其思维是实现 JEP 218 中形容的泛型专门化.

7. 总结

Java 泛型是对 Java 语言的一个弱小的补充，因为它使程序员的工作更容易，也更不容易出错。泛型在编译时强制执行类型正确性，并且，最重要的是，可能实现泛型算法，而不会给咱们的应用程序带来任何额定的开销。

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