一、什么是泛型？
泛型支持在定義類、接口和方法時將類型作為參數。泛型參數與方法聲明中使用的形式參數非常相似，泛型參數使我們可以在不同的輸入中重用相同的代碼。但與形式參數不同之處在于，形式參數的輸入是值，而類型參數的輸入是類型。
我們可以將泛型 < T > 理解為占位符，在定義類時不清楚它會是什么類型，但是類中的代碼邏輯是通用的，無論類在使用時< T >會被什么參數類型替代。
比如我們經常使用的List集合,在創建時通常都要指定其類型：
//指定泛型類型為String
List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("hello");
stringList.add("world");
//試圖添加非String類型元素，編譯會報錯
stringList.add(100);
當然我們也可以不指定集合泛型E，但是它會帶來隱患：
//未指定元素泛型類型,可以存儲任何object類型
List frulist = new ArrayList();
frulist .add("apple");
frulist .add("banana");
//隱患1：可以加入其它類型元素
frulist.add(100);
//隱患2：取出元素時，必須進行類型轉換，容易出錯
String str = (String)frulist.get(0);
二、泛型的定義
上面已經提到，泛型支持在定義類、接口和方法時將類型作為參數。下面我們通過例子來看下具體泛型具體使用方式。
（1）泛型類
泛型類的定義方式如下，類型參數 T由< >包裹，緊跟在類名之后，類型參數可以有多個，以英文逗號分割。
class name<T1, T2, ..., Tn> {
/* ... */
}
知道了泛型類的格式，我們來具體實踐下，先定義一個非泛型的類Box,它只有一個Object類型成員變量，同時提供簡單的set\get方法
class Box{
private Object content;
public void set(Object object) {
this.content = object;
}
public Object get() {
return content;
}
}
Box類的成員屬性content是Object類型，所以我們可以自由的存放任何類型數據，在使用時可能會像下面這樣：
public static void main(String[] args) {
//創建一個box類，來存放String類型數據
Box box = new Box();
box.set("hello world");
//取值時，都要進行強制類型轉換
String content = (String) box.get();
//.....很多行代碼后,不小心存了boolean類型
box.set(false);
//...很多行代碼后,又一個疏忽,帶來了ClassCastException
Integer count = (Integer) box.get();
}
可以看到，在使用非泛型的Box類時，雖然存放的元素類型非常自由，但也存在很多嚴重問題，比如我們創建Box類對象，本來是想存放String類型數據，卻可能不小心使用box的set()方法存了boolean類型，另外每次使用box.get()取值時,都要進行強制類型轉換，很容易遇見java.lang.ClassCastException
這時候我們就可以使用泛型類了，對Box類進行改造，在類的聲明時加入泛型參數 < T >，然后在Box類內部就可以使用泛型參數 T 代替原來的Object，set\get方法所使用的參數類型，也都使用 T 來代替，此時我們的Box類就是泛型類了。
class Box <T> {
private T content;
public void set(T object) {
this.content = object;
}
public T get() {
return content;
}
}
這時我們在使用泛型類Box時，指定類型參數< T >的實際類型即可
public static void main(String[] args) {
//創建Box類時，指定泛型參數為String
Box<String> box = new Box();
box.set("hello world");
//由于指定了泛型，不需要在進行強制類型轉換
String content = box.get();
//不小心存了boolean類型，IDE在編譯時會報錯
box.set(false);
}
到了這里你是否聯想到，我們經常使用的集合List< T >,Map < K,V>,例如HashMap的源碼中類聲明部分：
//HashMap類源碼
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
//........../
}
（2）泛型方法
泛型方法是引入自己的類型參數的方法。類似于聲明泛型類型，但是類型參數的范圍僅限于聲明它的方法。允許使用靜態和非靜態泛型方法，以及泛型類構造函數。
泛型方法的語法包括尖括號< >內的類型參數列表，該列表出現在方法的返回類型之前。對于靜態泛型方法，類型參數部分必須出現在方法的返回類型之前。
泛型方法長什么樣子呢，下面看個例子：
/**
*泛型類Pair，用于創建key-value類型鍵值對
*類似與JDK中Map內部Entry<K,V>
*/
public class Pair<K, V> {
private K key;
private V value;
public Pair(K key, V value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
public void setKey(K key) { this.key = key; }
public void setValue(V value) { this.value = value; }
public K getKey() { return key; }
public V getValue() { return value; }
}
public class Util {
/**
* 泛型方法compare
* 泛型參數列表<T>出現在必須位于方法的返回值之前。
* 泛型參數<T>在聲明后，才能在方法內部使用
* 泛型類中的返回值為T的方法不是泛型方法
**/
public static <K, V> boolean compare(Pair<K, V> p1, Pair<K, V> p2) {
return p1.getKey().equals(p2.getKey()) &&
p1.getValue().equals(p2.getValue());
}
/**
*泛型方法，
*計算數組T[]中大于指定元素elem的元素數量
* <T extends Comparable<T> > 是泛型的繼承，extends 限定了方法
* 中使用的<T>必須是Comparable<T>的子類，這樣才能在方法里使用compareTo方法
*/
public static <T extends Comparable<T> > int countGreaterThan(T[] anArray, T elem) {
int count = 0;
for (T e : anArray)
if (e.compareTo(elem) > 0)
++count;
return count;
}
public static void main(String[] args) {
Pair<Integer, String> p1 = new Pair<>(1, "apple");
Pair<Integer, String> p2 = new Pair<>(2, "pear");
//使用泛型方法，并指定參數類型
boolean same = Util.<Integer, String>compare(p1, p2);
}
}
三、泛型規范
（1）類型參數命名約定
按照慣例，類型參數名稱是單個大寫字母。便于區分類型變量和普通類或接口名稱。最常用的類型參數名有:
T 類型，常用在泛型類、泛型接口上，如java 中的 Comparable< T >
E 元素，在Java集合類中廣泛使用，如List< E > , Set< E >
N 數值類型，主要用在數字相關的
K 鍵，典型的就是Map< K ,V>
V 值,同Map< K ,V>
以上是官方推薦的幾種，除此之外，還可以使用S、U等等
（2）泛型通配符與泛型限定
在泛型里代碼中，使用 <?> 作為通配符，表示一個未知的類型。
那為什么要使用通配符呢？主要是因為在java中，數組是可以協變的，比如Cat extends Animal，那么Animal[] 與Cat[]是兼容的。而集合是不能協變的，也就是說List < Animal >不是List< Cat >的父類，二者不能相互賦值，這就導致了一個邏輯上問——能夠存放父類Animal元素的集合，卻不能存放它的子類Cat。
abstract class Animal {
public abstract void eat();
}
class Cat extends Animal{
@Override
public void eat() {}
}
public class TestC{
public static void main(String[] args) {
//Animal是Cat父類，數組可以賦值
Animal[] animal = new Cat[5];
//Animal是Cat父類,但是不意味著List<Animal>集合是List<Cat>父類，
List<Animal> animals = new ArrayList<>();
List<Cat> cats = new ArrayList<>();
//下面這行代碼會編譯失敗，編譯器無法推斷出List<Cat>是List<Animal>的子類
animals = cats; // incompatible types
}
}
為了解決上面描述的問題，泛型的通配符就派上用途了。泛型通配符分為三種類型：
無邊界配符(Unbounded Wildcards)
< ? >就是無邊界通配符，比如List<?> list表示持有某種特定類型對象的List，但是不知道是哪種類型,所以不能add任何類型的對象。它與List list并不相同，List list是表示持有Object類型對象的List，可以add任何類型的對象。
上邊界限定的通配符(Upper Bounded wildcards)
<? extends E>, E指是就是該泛型的上邊界，表示泛型的類型只能是E類或者E類的子類 ,這里雖然用的是extends關鍵字, 卻不僅限于繼承了E的子類, 也可以代指接口E的實現類。
public static void main(String[] args) {
// <? extends Animal>限定了泛型類只能是Animal或其子類對象的List
List<? extends Animal> animals = new ArrayList<>();
List<Cat> cats = new ArrayList<>();
//下面代碼不會報錯，二者引用可以賦值
animals = cats;
//但是集合中無法add元素，因為無法確定持有的實際類型，
animals.add(new Cat());//error
//從集合中獲取對象是是可以的,因為在這個List中，不管實際類型是什么，肯定都能轉型為Animal
Animal animal = animals.get(0);
}
下邊界限定的通配符(Lower Bounded wildcards)
<? super E>,表示泛型的類型只能是E類或者E類的父類,List<? super Integer> list表示某種特定類型（Integer或者Integer的父類）對象的List。可以確定這個List持有的對象類型肯定是Integer或者其父類。
//某種特定類型（Integer或者Integer的父類）對象的List
List<? super Integer> list = new ArrayList<>();
//往list里面add一個Integer或者其子類的對象是安全的，
//因為Integer或者其子類的對象,都可以向上轉型為Integer的父類對象
list.add(new Integer(1));
//下面代碼編譯錯誤，因為無法確定實際類型，所以往list里面add一個Integer的父類對象是不被允許的
list.add(new Object());
所以從上面上邊界限定的通配符和下邊界限定的通配符的特性，可以知道：
對于上邊界限定的通配符 <? extends E>，無法向其中加入任何對象，但是可以從中正常取出對象。
對于下邊界限定的通配符 <? super E>,，可以存入subclass對象或者subclass的子類對象，但是取出時只能用Object類型變量指向取出的對象。
四、類型擦除
Java 中的的泛型是偽泛型，這是因為泛型信息只存在于代碼編譯階段，編譯后與泛型相關的信息會被擦除掉，稱為類型擦除(type erasure)。
編譯器在編譯期，會將泛型轉化為原生類型。并在相應的地方插入強制轉型的代碼。什么是原生類型呢？原生類型就是刪去類型參數后泛型類的類型名,比如：
List<String> stringList = new ArrayList<String>();
List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
//下面的結果為true,因為類型擦除后，二者原生類型都是List
System.out.println(stringList.getClass() == integerList.getClass());
如果泛型參數中，有限定符則會使用 第一個限定符的類型來替換，比如
class Box <T extends Number> {
private T content;
}
類型擦除后的原生類型變為其限定符類型：
class Box{
private Number content;
}
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