java 泛型編程
一。 泛型概念的提出（為什么需要泛型）？
首先，我們看下下面這段簡短的代碼：
publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { List list = newArrayList（）; list.add（ “qqyumidi”）; list.add（ “corn”）; list.add（ 100）; for（ inti = 0; i 《 list.size（）; i++） { String name = （String） list. get（i）; // 1System. out.println（ “name：”+ name）; } } }
定義了一個List類型的集合，先向其中加入了兩個字符串類型的值，隨后加入一個Integer類型的值。這是完全允許的，因為此時list默認的類型為Object類型。在之后的循環(huán)中，由于忘記了之前在list中也加入了Integer類型的值或其他編碼原因，很容易出現(xiàn)類似于//1中的錯誤。因為編譯階段正常，而運行時會出現(xiàn)“java.lang.ClassCastException”異常。因此，導(dǎo)致此類錯誤編碼過程中不易發(fā)現(xiàn)。
在如上的編碼過程中，我們發(fā)現(xiàn)主要存在兩個問題：
1.當(dāng)我們將一個對象放入集合中，集合不會記住此對象的類型，當(dāng)再次從集合中取出此對象時，改對象的編譯類型變成了Object類型，但其運行時類型任然為其本身類型。
2.因此，//1處取出集合元素時需要人為的強制類型轉(zhuǎn)化到具體的目標(biāo)類型，且很容易出現(xiàn)“java.lang.ClassCastException”異常。
那么有沒有什么辦法可以使集合能夠記住集合內(nèi)元素各類型，且能夠達到只要編譯時不出現(xiàn)問題，運行時就不會出現(xiàn)“java.lang.ClassCastException”異常呢？答案就是使用泛型。
二。什么是泛型？
泛型，即“參數(shù)化類型”。一提到參數(shù)，最熟悉的就是定義方法時有形參，然后調(diào)用此方法時傳遞實參。那么參數(shù)化類型怎么理解呢？顧名思義，就是將類型由原來的具體的類型參數(shù)化，類似于方法中的變量參數(shù)，此時類型也定義成參數(shù)形式（可以稱之為類型形參），然后在使用/調(diào)用時傳入具體的類型（類型實參）。
看著好像有點復(fù)雜，首先我們看下上面那個例子采用泛型的寫法。
publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { /* List list = new ArrayList（）; list.add（“qqyumidi”）; list.add（“corn”）; list.add（100）; */List《String》 list =newArrayList《String》（）; list.add（ “qqyumidi”）; list.add（ “corn”）; //list.add（100）; // 1 提示編譯錯誤for（ inti = 0; i 《 list.size（）; i++） { String name = list. get（i）; // 2System. out.println（“name：”+ name）; } } }
采用泛型寫法后，在//1處想加入一個Integer類型的對象時會出現(xiàn)編譯錯誤，通過List，直接限定了list集合中只能含有String類型的元素，從而在//2處無須進行強制類型轉(zhuǎn)換，因為此時，集合能夠記住元素的類型信息，編譯器已經(jīng)能夠確認它是String類型了。
結(jié)合上面的泛型定義，我們知道在List中，String是類型實參，也就是說，相應(yīng)的List接口中肯定含有類型形參。且get（）方法的返回結(jié)果也直接是此形參類型（也就是對應(yīng)的傳入的類型實參）。下面就來看看List接口的的具體定義：
publicinterfaceList《E》 extendsCollection《E》 {intsize（）; booleanisEmpty（）;booleancontains（Object o）; Iterator《E》 iterator（）; Object［］ toArray（）; 《T》 T［］ toArray（T［］ a）;booleanadd（E e）; booleanremove（Object o）; booleancontainsAll（Collection《？》 c）;booleanaddAll（Collection《？ extends E》 c）; booleanaddAll（ intindex， Collection《？ extends E》 c）; booleanremoveAll（Collection《？》 c）; booleanretainAll（Collection《？》 c）; voidclear（）;booleanequals（Object o）; inthashCode（）; E get（ intindex）; E set（ intindex， E element）;voidadd（ intindex， E element）; E remove（ intindex）; intindexOf（Object o）;intlastIndexOf（Object o）; ListIterator《E》 listIterator（）; ListIterator《E》 listIterator（ intindex）; List《E》 subList（ intfromIndex， inttoIndex）; }
我們可以看到，在List接口中采用泛型化定義之后，中的E表示類型形參，可以接收具體的類型實參，并且此接口定義中，凡是出現(xiàn)E的地方均表示相同的接受自外部的類型實參。
自然的，ArrayList作為List接口的實現(xiàn)類，其定義形式是：
publicclassArrayList《E》 extendsAbstractList《E》 implementsList《E》， RandomAccess，Cloneable， java.io.Serializable{publicbooleanadd（E e） { ensureCapacityInternal（size + 1）;// Increments modCount?。lementData［size++］ = e; returntrue; } publicE get（ intindex） { rangeCheck（ index）; checkForComodification（）; returnArrayList. this.elementData（offset +index）; } //。。.省略掉其他具體的定義過程}
由此，我們從源代碼角度明白了為什么//1處加入Integer類型對象編譯錯誤，且//2處get（）到的類型直接就是String類型了。
三。自定義泛型接口、泛型類和泛型方法
從上面的內(nèi)容中，大家已經(jīng)明白了泛型的具體運作過程。也知道了接口、類和方法也都可以使用泛型去定義，以及相應(yīng)的使用。是的，在具體使用時，可以分為泛型接口、泛型類和泛型方法。
自定義泛型接口、泛型類和泛型方法與上述Java源碼中的List、ArrayList類似。如下，我們看一個最簡單的泛型類和方法定義：
publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《String》 name =newBox《String》（ “corn”）; System. out.println（ “name：”+ name.getData（））; } } class Box《T》 { privateT data; publicBox（） { } publicBox（T data） { this.data = data; } publicT getData（） {returndata; } }
在泛型接口、泛型類和泛型方法的定義過程中，我們常見的如T、E、K、V等形式的參數(shù)常用于表示泛型形參，由于接收來自外部使用時候傳入的類型實參。那么對于不同傳入的類型實參，生成的相應(yīng)對象實例的類型是不是一樣的呢？
publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《String》 name =newBox《String》（ “corn”）; Box《Integer》 age = newBox《Integer》（ 712）; System.out.println（ “name class：”+ name.getClass（））; // com.qqyumidi.BoxSystem. out.println（“age class：”+ age.getClass（））; // com.qqyumidi.BoxSystem. out.println（name.getClass（） == age.getClass（））; // true} }
由此，我們發(fā)現(xiàn)，在使用泛型類時，雖然傳入了不同的泛型實參，但并沒有真正意義上生成不同的類型，傳入不同泛型實參的泛型類在內(nèi)存上只有一個，即還是原來的最基本的類型（本實例中為Box），當(dāng)然，在邏輯上我們可以理解成多個不同的泛型類型。
究其原因，在于Java中的泛型這一概念提出的目的，導(dǎo)致其只是作用于代碼編譯階段，在編譯過程中，對于正確檢驗泛型結(jié)果后，會將泛型的相關(guān)信息擦出，也就是說，成功編譯過后的class文件中是不包含任何泛型信息的。泛型信息不會進入到運行時階段。
對此總結(jié)成一句話：泛型類型在邏輯上看以看成是多個不同的類型，實際上都是相同的基本類型。
四。類型通配符
接著上面的結(jié)論，我們知道，Box和Box實際上都是Box類型，現(xiàn)在需要繼續(xù)探討一個問題，那么在邏輯上，類似于Box和Box是否可以看成具有父子關(guān)系的泛型類型呢？
為了弄清這個問題，我們繼續(xù)看下下面這個例子：
/** * Java學(xué)習(xí)交流QQ群：589809992 我們一起學(xué)Java！ */publicclassGenericTest{publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《Number》 name =newBox《Number》（ 99）; Box《Integer》 age = newBox《Integer》（ 712）; getData（name）;//The method getData（Box《Number》） in the type GenericTest is //not applicable for the arguments （Box《Integer》）getData（age）; // 1} publicstaticvoidgetData（Box《Number》 data）{ System.out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } }
我們發(fā)現(xiàn)，在代碼//1處出現(xiàn)了錯誤提示信息：The method getData（Box） in the t ype GenericTest is not applicable for the arguments （Box）。顯然，通過提示信息，我們知道Box在邏輯上不能視為Box的父類。那么，原因何在呢？
publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《Integer》 a =newBox《Integer》（ 712）; Box《Number》 b = a; // 1Box《Float》 f = newBox《Float》（ 3.14f）; b.setData（f）; // 2} publicstaticvoidgetData（Box《Number》 data） { System. out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } } class Box《T》 { privateT data; publicBox（） { } publicBox（T data） { setData（data）; } publicT getData（） { returndata; } publicvoidsetData（T data） { this.data = data; } }
這個例子中，顯然//1和//2處肯定會出現(xiàn)錯誤提示的。在此我們可以使用反證法來進行說明。
假設(shè)Box在邏輯上可以視為Box的父類，那么//1和//2處將不會有錯誤提示了，那么問題就出來了，通過getData（）方法取出數(shù)據(jù)時到底是什么類型呢？Integer？ Float？ 還是Number？且由于在編程過程中的順序不可控性，導(dǎo)致在必要的時候必須要進行類型判斷，且進行強制類型轉(zhuǎn)換。顯然，這與泛型的理念矛盾，因此，在邏輯上Box不能視為Box的父類。
好，那我們回過頭來繼續(xù)看“類型通配符”中的第一個例子，我們知道其具體的錯誤提示的深層次原因了。那么如何解決呢？總部能再定義一個新的函數(shù)吧。這和Java中的多態(tài)理念顯然是違背的，因此，我們需要一個在邏輯上可以用來表示同時是Box和Box的父類的一個引用類型，由此，類型通配符應(yīng)運而生。
類型通配符一般是使用 ？ 代替具體的類型實參。注意了，此處是類型實參，而不是類型形參！且Box
/** * Java學(xué)習(xí)交流QQ群：589809992 我們一起學(xué)Java！ */publicclassGenericTest{publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《String》 name =newBox《String》（ “corn”）; Box《Integer》 age = newBox《Integer》（ 712）; Box《Number》 number = newBox《Number》（ 314）; getData（name）; getData（age）; getData（number）; }publicstaticvoidgetData（Box《？》 data） { System.out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } }
有時候，我們還可能聽到類型通配符上限和類型通配符下限。具體有是怎么樣的呢？
在上面的例子中，如果需要定義一個功能類似于getData（）的方法，但對類型實參又有進一步的限制：只能是Number類及其子類。此時，需要用到類型通配符上限。
publicclassGenericTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） { Box《String》 name =newBox《String》（ “corn”）; Box《Integer》 age = newBox《Integer》（ 712）; Box《Number》 number = newBox《Number》（ 314）; getData（name）; getData（age）; getData（number）;//getUpperNumberData（name）; // 1getUpperNumberData（age）; // 2getUpperNumberData（number）; // 3} publicstaticvoidgetData（Box《？》 data） { System.out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } publicstaticvoidgetUpperNumberData（Box《？ extends Number》 data）{ System. out.println（ “data ：”+ data.getData（））; } }
此時，顯然，在代碼//1處調(diào)用將出現(xiàn)錯誤提示，而//2 //3處調(diào)用正常。
類型通配符上限通過形如Box
五。話外篇
本文中的例子主要是為了闡述泛型中的一些思想而簡單舉出的，并不一定有著實際的可用性。另外，一提到泛型，相信大家用到最多的就是在集合中，其實，在實際的編程過程中，自己可以使用泛型去簡化開發(fā)，且能很好的保證代碼質(zhì)量。并且還要注意的一點是，Java中沒有所謂的泛型數(shù)組一說。
對于泛型，最主要的還是需要理解其背后的思想和目的。
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