一、背景

JAVA推出泛型以前，程序员可以构建一个元素类型为Object的集合，该集合能够存储任意的数据类型对象，而在使用该集合的过程中，需要程序员明确知道存储每个元素的数据类型，否则很容易引发ClassCastException异常。

二、什么是泛型？

1 泛型的好处

• 类型安全
• 消除了强制类型的转换

2 泛型的概念

Java泛型（generics）是JDK5中引入的一个新特性，泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许我们在编译时检测到非法的类型数据结构。
泛型的本质就是参数化类型，也就是所操作的数据类型被指定为一个参数（形参）

三、泛型类

1 泛型类的定义

class 类名称<泛型标识，泛型标识,…>{
private 泛型标识 变量名；
}

常用的泛型标识：T、E、K、V

/**
 * 泛型类的定义
 * @param <T> 泛型标识---类型形参
 *            T创建对象的时候里指定具体的数据类型
 */
public class Generic<T> {
    //T ,是由外部使用类的时候在指定
    private T key;

    public Generic(T key) {
        this.key = key;
    }

    public T getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(T key) {
        this.key = key;
    }
}

2 泛型类的使用

• 使用语法

类名<具体的数据类型> 对象名 = new 类名<具体的数据类型>();

• Java1.7以后，后面<>中的具体的数据类型可以省略不写

类名<具体的数据类型> 对象名 = new 类名<>();

    public static void main(String[] args) {
        //泛型类在创建的时候，来指定操作的具体的数据类型
        Generic<String> generic=new Generic<>("苹果");
        String key1=generic.getKey();
        System.out.println("key1="+key1);
        Generic<Integer> generic2=new Generic<>(100);
        String key2=generic.getKey();
        System.out.println("key2="+key2);
        //Generic<Integer> generic1=new Generic<>("苹果"); 报错
        //泛型类在创建对象的时候，没有指定类型，将按照Object类型来操作
        Generic generic3=new Generic("梨子");
        Object key3 = generic3.getKey();
        System.out.println("3"+key3);
        //Generic<int> generic1=new Generic<>(100);报错，泛型类不支持基本数据类型，底层是Object转类型
        //同一泛型类，根据不同的数据类型来创建对象，本质上是同一类型
        System.out.println(generic.getClass()+","+generic2.getClass());
        System.out.println(generic.getClass()==generic2.getClass());//true
    }

3 泛型类的注意事项

• 泛型类，如果没有指定具体的数据类型，此时，操作类型是Object
• 泛型的类型参数只能是类类型，不能是基本数据类型
• 泛型类型在逻辑上可以看成是多个不同的类型，但实际上是相同的类型

四、从泛型类派生子类

public class Parent <E>{
    private E value;

    public E getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(E value) {
        this.value = value;
    }
}

• 子类也是泛型类，子类和父类的泛型类类型要一致
  class ChildGeneric<T> extends Generic<T>

/**
 * 泛型类派生子类，子类也是泛型类，那么子类的泛型标识要和父类一致
 */
class ChildFirst<T,E,K,V> extends Parent<T>{
    @Override
    public T getValue() {
        return super.getValue();
    }
}

• 子类不是泛型类，父类要明确泛型的数据类型
  class ChildGeneric extends Generic<String>

/**
 * 泛型类派生子类，子类也是泛型类，那么子类的泛型标识要和父类一致
 */
class ChildFirst extends Parent<Integer>{
    @Override
    public Integer getValue() {
        return super.getValue();
    }
    @Override
    public void setValue(Integer value) {
        super.setValue(value);
    }
}

五、泛型接口

泛型接口的定义语法

interface 接口名称<泛型标识，泛型标识,…>{
泛型标识 方法名();
…
}

/**
 * 泛型接口
 * @param <T>
 */
public interface Generator<T>{
    T getKey();
}

1 泛型接口的使用

• 实现类不是泛型类，接口要明确数据类型

/**
 * 实现泛型接口的类，不是泛型类，需要明确实现泛型接口的数据类型
 */
public class Apple implements Generator<String>{
    @Override
    public String getKey() {
        return "hello generice";
    }
}

• 实现类也是泛型类，实现类和接口的泛型类型要保持一致

/**
 * 泛型接口的实现类，是一个泛型类，那么要保证实现接口的泛型类类型包含泛型接口的泛型标识
 */
public class Pair<T, E> implements Generator<T> {
    private T key;
    private E value;

    public Pair(T key, E value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }
    @Override
    public T getKey() {
        return null;
    }
    public E getValue() {
        return value;
    }
}

六、泛型方法

• 泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型
• 泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型
  语法

修饰符 <T,E,…> 返回值类型 方法名(形参列表){
方法体…
}

• public 与返回值中间 非常重要，可以理解为声明此方法为泛型方法
• 只有声明了 的方法才为泛型方法，泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法
• 表明该方法将使用泛型类型T,此时才可以在方法中使用泛型类型T
• 与泛型类的定义一样，此处T可以随便写任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型

    /**
     * 定义泛型方法
     * @param list 参数
     * @param <E> 泛型标识，具体类型，由调用方法时来指定
     * @return
     */
    public <E> E getProduct(ArrayList<E> list){
        return list.get(random.nextInt(list.size()));
    }

泛型方法的使用

    public static void main(String[] args) {
        ProductGetter<String> productGetter=new ProductGetter<>();
        ArrayList<String> list=new ArrayList<>();
        list.add("苹果手机");
        list.add("苹果电脑");
        //泛型方法的调用，类型是通过调用方法时来指定
        String product = productGetter.getProduct(list);
        System.out.println(product);
    }

1 泛型方法与可变参数

public <E> void print(E... e){
	for (E e1 : e) {
		System.out.println(e);
	}
}

2 泛型方法总结

• 泛型方法能使方法独立于类而产生变化
• 如果static方法要使用泛型能力，就必须使其成为泛型方法

    /**
     * 静态的泛型方法，采用多个泛型类型
     */
    public static <T,E,K> void printType(T t,E e,K k){
        System.out.println("t:"+t.getClass().getSimpleName());
        System.out.println("e:"+e.getClass().getSimpleName());
        System.out.println("k:"+k.getClass().getSimpleName());
    }

七、类型通配符

• 类型通配符一般使用 “?” 代替具体的类型实参
• 类型通配符是类型实参，而不是类型形参

1 产生背景

泛型类型不能用多态（继承）的思想去理解


类型通配符"?"解决，代替具体的类型实参

    public static void main(String[] args) {
        Box<Number> box1=new Box<>();
        box1.setFirst(100);
        showBox(box1);

        Box<Integer> box2=new Box<>();
        box1.setFirst(100);
        showBox(box2);
    }

    public static void showBox(Box<?> box){
        Object first = box.getFirst();
        System.out.println(first);
    }

2 类型通配符上限

• 语法： 类/接口<? extends 实参类型>
  要求该泛型的类型，只能是实参类型，或实参类型的子类类型

public class Animal {
}
public class Cat extends Animal{
}
public class MiniCat extends Cat{
}

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Animal> animals=new ArrayList<>();
        ArrayList<Cat> cats=new ArrayList<>();
        ArrayList<MiniCat> miniCats=new ArrayList<>();
        //showAnimal(animals)//报错，只能传cat类或其子类
        showAnimal(cats);
        showAnimal(miniCats);
    }
    /**
     * 泛型上限通配符，传递的集合类型只能是Cat或Cat的子类类型
     */
    public static void showAnimal(ArrayList<? extends Cat> list){
        //list.add(new Cat()); 上限里面不能填充元素，并不确定ArrayList是何种数据类型
        //list.add(new MiniCat()) 比如传miniCat,填充cat,集合是不能接收
        for(int i=0;i<list.size();i++){
            Cat cat = list.get(i);
            System.out.println(cat);
        }
    }

3 类型通配符下限

• 语法 类/接口<? super 实参类型>
  要求该泛型的类型，只能是实参类型，或实参类型的父类类型

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Animal> animals=new ArrayList<>();
        ArrayList<Cat> cats=new ArrayList<>();
        ArrayList<MiniCat> miniCats=new ArrayList<>();
        showAnimal(animals);
        showAnimal(cats);
        //showAnimal(miniCats);报错，下限通配符只能传Cat或Cat的父类类型
    }

    /**
     * 类型通配符的下限，要求集合只能Cat或Cat的父类类型
     */
    public static void showAnimal(List<? super Cat> list){
        //下限通配符集合可以添加元素，可以添加子类类型,不能保证元素类型的约束要求
        list.add(new Cat());
        list.add(new MiniCat());
        //直接object类型接收
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }
    }

八、类型擦除

泛型是Java 1.5版本才引进的概念，在这之前是没有泛型的，但是泛型代码能够很好地和之前版本的代码兼容。那是因为，泛型信息只存在于代码编译阶段，在进入JVM之前，与泛型相关的信息会被擦除掉，我们称之为–类型擦除。

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> strList=new ArrayList<>();
        ArrayList<Integer> intList=new ArrayList<>();
        System.out.println(strList.getClass().getSimpleName());
        System.out.println(intList.getClass().getSimpleName());
        System.out.println(strList.getClass()==intList.getClass());//true
    }

1 无限制类型擦除

public class Erasure <T>{
    private T key;

    public T getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(T key) {
        this.key = key;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Erasure<Integer> erasure=new Erasure<>();
        //利用反射，获取Erasure类的字节码文件的class类对象
        Class<? extends Erasure> clz = erasure.getClass();
        //获取所有的成员变量
        Field[] declaredFields = clz.getDeclaredFields();
        for(Field field:declaredFields){
            //打印成员变量的名称和类型
            System.out.println(field.getName()+","+field.getType());//key,class java.lang.Object
        }
    }
}

2 有限制类型擦除

public class Erasure <T extends Number>{
    private T key;

    public T getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(T key) {
        this.key = key;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Erasure<Integer> erasure=new Erasure<>();
        //利用反射，获取Erasure类的字节码文件的class类对象
        Class<? extends Erasure> clz = erasure.getClass();
        //获取所有的成员变量
        Field[] declaredFields = clz.getDeclaredFields();
        for(Field field:declaredFields){
            //打印成员变量的名称和类型
            System.out.println(field.getName()+","+field.getType());//key,class java.lang.Number
        }
    }
}

3 擦除方法中类型定义的参数

public class Erasure <T extends Number>{
    private T key;

    public T getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(T key) {
        this.key = key;
    }

    public <T extends List> T show(T t){
        return t;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Erasure<Integer> erasure=new Erasure<>();
        //利用反射，获取Erasure类的字节码文件的class类对象
        Class<? extends Erasure> clz = erasure.getClass();
        //获取所有的方法
        Method[] declaredMethods = clz.getDeclaredMethods();
        for(Method method:declaredMethods){
            //打印方法名和方法的返回值类型
            System.out.println(method.getName()+","+method.getReturnType().getSimpleName());
        }
    }
}

4 桥接方法

/**
 * 泛型接口
 */
public interface Info <T>{
    T info(T t);
}

public class InfoImpl implements Info<Integer>{
    @Override
    public Integer info(Integer value) {
        return value;
    }
}

    public static void main(String[] args) {
        Class<InfoImpl> clzz=InfoImpl.class;
        //获取所有的方法
        Method[] declaredMethods = clzz.getDeclaredMethods();
        for(Method method:declaredMethods){
            //info,Integer
            //info,Object
            System.out.println(method.getName()+","+method.getReturnType().getSimpleName());
        }
    }

九、泛型与数组

泛型数组的创建

• 可以声明带泛型的数组引用，但是不能直接创建带泛型的数组对象
  
  
• 可以通过java.lang.reflect.Array的newInstance(Class,int) 创建T[] 数组对象

public class Fruit <T>{
    private T[] array;

    public Fruit(Class<T> clazz,int length){
        //通过Array.newInstance创建泛型数组
        array= (T[]) Array.newInstance(clazz,length);
    }

    public void put(int index,T item){
        array[index]=item;
    }

    public T get(int index){
        return array[index];
    }

    public static void main(String[] args) {
        Fruit<String> fruit=new Fruit<>(String.class,3);
        fruit.put(0,"苹果");
        fruit.put(1,"香蕉");
        fruit.put(2,"梨子");
        System.out.println(Arrays.toString(fruit.array));
    }
}

十、泛型和反射

反射常用的泛型类

Class<T>,Contructor<T>

public class Person {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //使用泛型
        Class<Person> clzz = Person.class;
        Constructor<Person> declaredConstructor = clzz.getDeclaredConstructor();
        Person person = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println("========================");
        //未使用泛型
        Class clz = Person.class;
        Constructor declaredConstructor1 = clz.getDeclaredConstructor();
        Object o = declaredConstructor1.newInstance();
    }
}