引言

泛型是java中一个非常重要的知识点，在Java集合类框架中泛型被广泛应用。本文我们将从零开始来看一下Java泛型的设计，将会涉及到通配符处理，以及让人苦恼的类型擦除。

泛型基础

泛型类

我们首先定义一个简单的Box类：

publicclass Box {

    PRivate String object;

    publicvoid set(Stringobject) { this.object = object;}

    public String get() {return object; }

}

这是最常见的做法，这样做的一个坏处是Box里面现在只能装入String类型的元素，今后如果我们需要装入Integer等其他类型的元素，还必须要另外重写一个Box，代码得不到复用，使用泛型可以很好的解决这个问题。

publicclass Box<T> {

    // T stands for "Type"

    private T t;

    publicvoid set(T t) { this.t = t; }

    public T get() {return t; }

}

这样我们的 Box 类便可以得到复用，我们可以将T替换成任何我们想要的类型：

Box<Integer> integerBox = newBox<Integer>();

Box<Double> doubleBox = newBox<Double>();

Box<String> stringBox = newBox<String>();

泛型方法

看完了泛型类，接下来我们来了解一下泛型方法。声明一个泛型方法很简单，只要在返回类型前面加上一个类似 <K, V>的形式就行了：

publicclass Util {

    publicstatic <K, V> boolean compare(Pair<K, V> p1, Pair<K,V> p2) {

       returnp1.getKey().equals(p2.getKey()) &&

              p1.getValue().equals(p2.getValue());

   }

}

publicclass Pair<K, V> {

    private K key;

    private V value;

    public Pair(K key, V value) {

       this.key = key;

       this.value = value;

   }

    publicvoid setKey(K key) { this.key = key; }

    publicvoid setValue(V value){ this.value = value; }

    public K getKey()  {return key; }

    public V getValue() {return value; }

}

我们可以像下面这样去调用泛型方法：

Pair<Integer, String> p1 = new Pair<>(1,"apple");

Pair<Integer, String> p2 = new Pair<>(2,"pear");

boolean same = Util.<Integer, String>compare(p1, p2);

或者在Java1.7/1.8利用type inference，让Java自动推导出相应的类型参数：

Pair<Integer, String> p1 = new Pair<>(1,"apple");

Pair<Integer, String> p2 = new Pair<>(2,"pear");

boolean same = Util.compare(p1, p2);

边界符

现在我们要实现这样一个功能，查找一个泛型数组中大于某个特定元素的个数，我们可以这样实现：

publicstatic <T> int countGreaterThan(T[] anArray, T elem) {

    int count =0;

    for (T e : anArray)

       if (e >elem) // compiler error

           ++count;

    return count;

}

但是这样很明显是错误的，因为除了 short,int, double, long, float, byte, char等原始类型，其他的类并不一定能使用操作符 > ，所以编译器报错，那怎么解决这个问题呢？答案是使用边界符。

publicinterface Comparable<T> {

    publicint compareTo(T o);

}

做一个类似于下面这样的声明，这样就等于告诉编译器类型参数 T 代表的都是实现了 Comparable 接口的类，这样等于告诉编译器它们都至少实现了 compareTo 方法。

publicstatic <T extendsComparable<T>> int countGreaterThan(T[]anArray, T elem) {

    int count =0;

    for (T e : anArray)

       if(e.compareTo(elem) >0)

           ++count;

    return count;

}

通配符

在了解通配符之前，我们首先必须要澄清一个概念，还是借用我们上面定义的Box类，假设我们添加一个这样的方法：

publicvoid boxTest(Box<Number> n) { /* ... */ }

那么现在 Box<Number>n 允许接受什么类型的参数？我们是否能够传入 Box<Integer> 或者 Box<Double> 呢？答案是否定的，虽然Integer和Double是Number的子类，但是在泛型中 Box<Integer> 或者 Box<Double> 与 Box<Number> 之间并没有任何的关系。这一点非常重要，接下来我们通过一个完整的例子来加深一下理解。

首先我们先定义几个简单的类，下面我们将用到它：

class Fruit {}

class Appleextends Fruit {}

class Orangeextends Fruit {}

下面这个例子中，我们创建了一个泛型类Reader ，然后在 f1() 中当我们尝试 Fruit f= fruitReader.readExact(apples); 编译器会报错，因为List<Fruit> 与 List<Apple> 之间并没有任何的关系。

publicclass GenericReading {

    static List<Apple>apples = Arrays.asList(new Apple());

    static List<Fruit>fruit = Arrays.asList(new Fruit());

    staticclass Reader<T> {

       T readExact(List<T>list) {

           return list.get(0);

       }

   }

    staticvoid f1() {

       Reader<Fruit> fruitReader =newReader<Fruit>();

       // Errors:List<Fruit> cannot be applied to List<Apple>.

       // Fruit f =fruitReader.readExact(apples);

   }

    publicstatic void main(String[] args) {

       f1();

   }

}

但是按照我们通常的思维习惯，Apple和Fruit之间肯定是存在联系，然而编译器却无法识别，那怎么在泛型代码中解决这个问题呢？我们可以通过使用通配符来解决这个问题：

staticclass CovariantReader<T> {

    T readCovariant(List<? extends T>list) {

       return list.get(0);

   }

}

staticvoid f2() {

   CovariantReader<Fruit> fruitReader =newCovariantReader<Fruit>();

   Fruit f = fruitReader.readCovariant(fruit);

    Fruita = fruitReader.readCovariant(apples);

}

publicstatic void main(String[]args) {

   f2();

}

这样就相当与告诉编译器，fruitReader的readCovariant方法接受的参数只要是满足Fruit的子类就行(包括Fruit自身)，这样子类和父类之间的关系也就关联上了。

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