Java的泛型特性有哪些

本篇内容主要讲解“Java的泛型特性有哪些”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“Java的泛型特性有哪些”吧!

1. 定义

在了解一个事物之前，我们必定要先知道他的定义，所以我们就从定义开始，去一步一步揭开泛型的神秘面纱。

# 泛型(generics)

他是 JDK5  中引入的一个新特性，泛型提供了编译时类型安全监测机制，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#  常见的泛型的类型表示上面的 T 仅仅类似一个形参的作用，名字实际上是可以任意起的，但是我们写代码总该是要讲究可读性的。常见的参数通常有 :E - Element  (在集合中使用，因为集合中存放的是元素)T - Type(表示Java 类，包括基本的类和我们自定义的类)K - Key(表示键，比如Map中的key)V -  Value(表示值)? - (表示不确定的java类型)但是泛型的参数只能是类类型，不能是基本的数据类型，他的类型一定是自Object的

注意：泛型不接受基本数据类型，换句话说，只有引用类型才能作为泛型方法的实际参数

2. 为什么要使用泛型?

说到为什么要使用，那肯定是找一大堆能说服自己的优点啊。

#  泛型的引入，是java语言的来讲是一个较大的功能增强。同时对于编译器也带来了一定的增强，为了支持泛型，java的类库都做相应的修改以支持泛型的特性。(科普：实际上java泛型并不是  jdk5(2004发布了jdk5) 才提出来的，早在1999年的时候，泛型机制就是java最早的规范之一)

另外，泛型还具有以下的优点：

# 1.提交了java的类型安全

泛型在很大程度上来提高了java的程序安全。例如在没有泛型的情况下，很容易将字符串 123 转成 Integer 类型的  123 亦或者 Integer 转成 String，而这样的错误是在编译期无法检测。而使用泛型，则能很好的避免这样的情况发生。

#  2.不需要烦人的强制类型转换

泛型之所以能够消除强制类型转换，那是因为程序员在开发的时候就已经明确了自己使用的具体类型，这不但提高了代码的可读性，同样增加了代码的健壮性。

#  提高了代码的重用性

泛型的程序设计，意味着编写的代码可以被很多不同类型的对象所重用

在泛型规范正式发布之前，泛型的程序设计是通过继承来实现的，但是这样子有两个严重的问题：

① 取值的时候需要强制类型转换，否则拿到的都是 Object

② 编译期不会有错误检查

我们来看下这两个错误的产生

2.1 编译期不会有错误检查

public class DonCheckInCompile {    public static void main(String[] args) {        List list = new ArrayList();        list.add("a");        list.add(3);        System.out.println(list);   } }

程序不但不会报错，还能正常输出

2.2 强制类型转换

public class DonCheckInCompile {    public static void main(String[] args) {        List list = new ArrayList();        list.add("a");        list.add(3);        for (Object o : list) {            System.out.println((String)o);       }   } }

因为你并不知道实际集合中的元素到底是哪些类型的，所以在使用的时候也是不确定的，如果在强转的时候，那必然会带来意想不到的错误，这样潜在的问题就好像是定时炸弹，肯定是不允许发生的。所以这就更体现了泛型的重要性。

3. 泛型方法

在 java 中，泛型方法可以使用在成员方法、构造方法和静态方法中。语法如下：

public <申明泛型的类型> 类型参数 fun();如 publicT fun(T t);这里的 T 表示一个泛型类型，而表示我们定义了一个类型为 T 的类型，这样的 T 类型就可以直接使用了，且需要放在方法的返回值类型之前。T  即在申明的时候是不知道具体的类型的，只有的使用的时候才能明确其类型，T 不是一个类，但是可以当作是一种类型来使用。

下面来通过具体的例子来解释说明，以下代码将数组中的指定的两个下标位置的元素进行交换(不要去关注实际的需求是什么)，第一种 Integer  类型的数组

public class WildcardCharacter {    public static void main(String[] args) {        Integer[] arrInt = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};        change(arrInt, 0, 8);        System.out.println("arr = " + Arrays.asList(arrInt));   }     /**     * 将数组中的指定两个下标位置的元素交换     *     * @param arr         数组     * @param firstIndex 第一个下标     * @param secondIndex 第二个下标     */    private static void change(Integer[] arr, int firstIndex, int secondIndex) {        int tmp = arr[firstIndex];        arr[firstIndex] = arr[secondIndex];        arr[secondIndex] = tmp;   } }

第二种是 String 类型的数组

编译直接都不会通过，那是必然的，因为方法定义的参数就是 Integer[] 结果你传一个String[]，玩呢。。。所以这个时候只能是再定义一个参数类型是  String[]的。

那要是再来一个 Double 呢?Boolean  呢?是不是这就产生问题了，虽然说这种问题不是致命的，多写一些重复的代码就能解决，但这势必导致代码的冗余和维护成本的增加。所以这个时候泛型的作用就体现了，我们将其改成泛型的方式。

/**    * @param t           参数类型 T    * @param firstIndex 第一个下标    * @param secondIndex 第二个下标    * @param <T>         表示定义了一个类型 为 T 的类型，否则没人知道 T 是什么，编译期也不知道    */   private static <T> void changeT(T[] t, int firstIndex, int secondIndex) {       T tmp = t[firstIndex];       t[firstIndex] = t[secondIndex];       t[secondIndex] = tmp;  }

接下来调用就简单了

public static void main(String[] args) {     //首先定义一个Integer类型的数组        Integer[] arrInt = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};     //将第 1 个和第 9 个位置的元素进行交换        changeT(arrInt, 0, 8);        System.out.println("arrInt = " + Arrays.asList(arrInt));        // 然后在定义一个String类型的数组        String[] arrStr = {"a", "b", "c", "d", "e", "f", "g"};   //将第 1 个和第 2 个位置的元素进行交换        changeT(arrStr, 0, 1);         System.out.println("arrStr = " + Arrays.asList(arrStr));   }

问题迎刃而解，至于普通的泛型方法和静态的泛型方法是一样的使用，只不过是一个数据类一个属于类的实例的，在使用上区别不大(但是需要注意的是如果在泛型类中  静态泛型方法是不能使用类泛型中的泛型类型的，这个在下文的泛型类中会详细介绍的)。

最后在来看下构造方法

public class Father {     public <T> Father(T t) {     } }

然后假设他有一个子类是这样子的

class Son extends Father {      public <T> Son(T t) {         super(t);     } }

这里强调一下，因为在 Father  类中是没有无参构造器的，取而代之的是一个有参的构造器，只不过这个构造方法是一个泛型的方法，那这样子的子类必然需要显示的指明构造器了。

• 通过泛型方法获取集合中的元素测试

既然说泛型是在申明的时候类型不是重点，只要事情用的时候确定就可以下，那你看下面这个怎么解释?

此时想往集合中添加元素，却提示这样的错误，连编译都过不了。这是为什么?

因为此时集合 List的 add 方法，添加的类型为 T，但是很显然 T 是一个泛型，真正的类型是在使用时候才能确定的，但是 在 add  的并不能确定 T 的类型，所以根本就无法使用 add 方法，除非 list.add(null)，但是这却没有任何意义。

4. 泛型类

先来看一段这样的代码，里面的使用到了多个泛型的方法，无需关注方法到底做了什么

public class GenericClassTest{     public static void main(String[] args) {         //首先定义一个Integer类型的数组         Integer[] arrInt = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};         //将第 1 个和第 9 个位置的元素进行交换         new GenericClassTest().changeT(arrInt, 0, 8);         System.out.println("arrInt = " + Arrays.asList(arrInt));          List<String> list = Arrays.asList("a", "b");         testIter(list);     }      /**      * @param t           参数类型 T      * @param firstIndex  第一个下标      * @param secondIndex 第二个下标      * @param <T>         表示定义了一个类型 为 T 的类型，否则没人知道 T 是什么，编译期也不知道      */     private <T> void changeT(T[] t, int firstIndex, int secondIndex) {         T tmp = t[firstIndex];         t[firstIndex] = t[secondIndex];         t[secondIndex] = tmp;     }      /**      * 遍历集合      *      * @param list 集合      * @param <T>  表示定义了一个类型 为 T 的类型，否则没人知道 T 是什么，编译期也不知道      */     private static <T> void testIter(List<T> list) {         for (T t : list) {             System.out.println("t = " + t);         }     } }

可以看到里面的是不是每个方法都需要去申明一次，那要是 100 个方法呢?那是不是要申明 100  次的，这样时候泛型类也就应用而生了。那泛型类的形式是什么样子的呢?请看代码

public class GenericClazz<T>{     //这就是一个最基本的泛型类的样子 }

下面我们将刚刚的代码优化如下，但是这里不得不说一个很基础，但是却很少有人注意到的问题，请看下面的截图中的文字描述部分。

# 为什么实例方法可以，而静态方法却报错?1.  首先告诉你结论：静态方法不能使用类定义的泛型，而是应该单独定义泛型2.  到这里估计很多小伙伴就瞬间明白了，因为静态方法是通过类直接调用的，而普通方法必须通过实例来调用，类在调用静态方法的时候，后面的泛型类还没有被创建，所以肯定不能这么去调用的

所以说这个泛型类中的静态方法直接这么写就可以啦

/**      * 遍历集合      *      * @param list 集合      */     private static <K> void testIter(List<K> list) {         for (K t : list) {             System.out.println("t = " + t);         }     }

• 多个泛型类型同时使用

我们知道 Map 是键值对形式存在，所以如果对 Map 的 Key 和 Value  都使用泛型类型该怎么办?一样的使用，一个静态方法就可以搞定了，请看下面的代码

public class GenericMap {      private static <K, V> void mapIter(Map<K, V> map) {         for (Map.Entry<K, V> kvEntry : map.entrySet()) {             K key = kvEntry.getKey();             V value = kvEntry.getValue();             System.out.println(key + ":" + value);         }     }      public static void main(String[] args) {         Map<String, String> mapStr = new HashMap<>();         mapStr.put("a", "aa");         mapStr.put("b", "bb");         mapStr.put("c", "cc");         mapIter(mapStr);         System.out.println("======");         Map<Integer, String> mapInteger = new HashMap<>();         mapInteger.put(1, "11");         mapInteger.put(2, "22");         mapInteger.put(3, "33");         mapIter(mapInteger);     } }

到此，泛型的常规的方法和泛型类已经介绍为了。

5. 通配符

通配符 ? 即占位符的意思，也就是在使用期间是无法确定其类型的，只要在将来实际使用的时再指明类型，它有三种形式

• <?> 无限定的通配符。是让泛型能够接受未知类型的数据

• < ? extends E>有上限的通配符。能接受指定类及其子类类型的数据，E就是该泛型的上边界

• <? super E>有下限的通配符。能接受指定类及其父类类型的数据,E就是该泛型的下边界

5.1 通配符之

上面刚刚说到了使用一个类型来表示反省类型是必须要申明的，也即，那是不是不申明就不能使用泛型呢?当然不是，这小节介绍的  就是为了解决这个问题的。

表示，但是话又说话来了，那既然可以不去指明具体类型，那 ? 就不能表示一个具体的类型也就是说如果按照原来的方式这么去写，请看代码中的注释

而又因为任何类型都是 Object 的子类，所以，这里可以使用 Object 来接收，对于 ?的具体使用会在下面两小节介绍

另外，大家要搞明白泛型和通配符不是一回事

5.2 通配符之 <? extend E>

<? extend E> 表示有上限的通配符，能接受其类型和其子类的类型 E 指上边界，还是写个例子来说明

public class GenericExtend {     public static void main(String[] args) {         List<Father> listF = new ArrayList<>();         List<Son> listS = new ArrayList<>();         List<Daughter> listD = new ArrayList<>();         testExtend(listF);         testExtend(listS);         testExtend(listD);     }      private static <T> void testExtend(List<? extends Father> list) {} }  class Father {}  class Daughter extends Father{}  class Son extends Father {     }

这个时候一切都还是很和平的，因为大家都遵守着预定，反正 List 中的泛型要么是 Father 类，要么是 Father  的子类。但是这个时候如果这样子来写(具体原因已经在截图中写明了)

5.3 通配符之 <？super E>

表示有下限的通配符。也就说能接受指定类型及其父类类型，E 即泛型类型的下边界，直接上来代码然后来解释

public class GenericSuper {      public static void main(String[] args) {         List<Son> listS = new Stack<>();         List<Father> listF = new Stack<>();         List<GrandFather> listG = new Stack<>();         testSuper(listS);         testSuper(listF);         testSuper(listG);              }     private static void testSuper(List<? super Son> list){} } class Son extends Father{} class Father extends GrandFather{} class GrandFather{}

因为 List list 接受的类型只能是 Son 或者是 Son 的父类，而 Father 和 GrandFather 又都是  Son 的父类，所以以上程序是没有任何问题的，但是如果再来一个类是 Son 的子类(如果不是和 Son  有关联的类那更不行了)，那结果会怎么样?看下图，相关重点已经在图中详细说明

好了，其实泛型说到这里基本就差不多了，我们平时开发能遇到的问题和不常遇见的问题本文都基本讲解到了。最后我们再来一起看看泛型的另一个特性：泛型擦除。

6. 泛型擦除

先来看下泛型擦除的定义

# 泛型擦除 因为泛型的信息只存在于 java 的编译阶段，编译期编译完带有 java 泛型的程序后，其生成的 class  文件中与泛型相关的信息会被擦除掉，以此来保证程序运行的效率并不会受影响，也就说泛型类型在 jvm 中和普通类是一样的。

别急，知道你看完概念肯定还是不明白什么叫泛型擦除，举个例子

public class GenericWipe {     public static void main(String[] args) {         List<String> listStr = new ArrayList<>();         List<Integer> listInt = new ArrayList<>();         List<Double> listDou = new ArrayList<>();          System.out.println(listStr.getClass());         System.out.println(listInt.getClass());         System.out.println(listDou.getClass());      } }

这也就是说 java  泛型在生成字节码以后是根本不存在泛型类型的，甚至是在编译期就会被抹去，说来说去好像并没有将泛型擦除说的很透彻，下面我们就以例子的方式来一步一步证明

• 通过反射验证编译期泛型类型被擦除

class Demo1 {     public static void main(String[] args) throws Exception {         List<Integer> list = new ArrayList<>();         //到这里是没有任何问题的，正常的一个 集合类的添加元素         list.add(1024);         list.forEach(System.out::println);         System.out.println("-------通过反射证明泛型类型编译期间被擦除-------");         //反射看不明白的小伙伴不要急，如果想看发射的文章，请留言反射，我下期保证完成         list.getClass().getMethod("add", Object.class).invoke(list, "9527");         for (int i = 0; i < list.size(); i++) {             System.out.println("value = " + list.get(i));         }     } }

打印结果如下：

但是直接同一个反射似乎并不能让小伙伴们买账，我们为了体验差异，继续写一个例子

class Demo1 {     public static void main(String[] args) throws Exception {         //List<E>  实际上就是一个泛型，所以我们就不去自己另外写泛型类来测试了         List<Integer> list = new ArrayList<>();         //到这里是没有任何问题的，正常的一个 集合类的添加元素         list.add(1024);         list.forEach(System.out::println);         System.out.println("-------通过反射证明泛型类型编译期间被擦除-------");         list.getClass().getMethod("add", Object.class).invoke(list, "9527");         for (int i = 0; i < list.size(); i++) {             System.out.println("value = " + list.get(i));         }          //普通的类         FanShe fanShe = new FanShe();         //先通过正常的方式为属性设置值         fanShe.setStr(1111);         System.out.println(fanShe.getStr());         //然后通过同样的方式为属性设置值 不要忘记上面的List  是 List<E> 是泛型哦！不要连最基本的知识都忘记了         fanShe.getClass().getMethod("setStr", Object.class).invoke(list, "2222");         System.out.println(fanShe.getStr());     } } //随便写一个类 class FanShe{     private Integer str;     public void setStr(Integer str) {         this.str = str;     }      public Integer getStr() {         return str;     } }

测试结果显而易见，不是泛型的类型是不能通过反射去修改类型赋值的。

• 由于泛型擦除带来的自动类型转换

因为泛型的类型擦除问题，导致所有的泛型类型变量被编译后都会被替换为原始类型。既然都被替换为原始类型，那么为什么我们在获取的时候，为什么不需要强制类型转换?

下面这么些才是一个标准的带有泛型返回值的方法。

public class TypeConvert {     public static void main(String[] args) {          //调用方法的时候返回值就是我们实际传的泛型的类型         MyClazz1 myClazz1 = testTypeConvert(MyClazz1.class);         MyClazz2 myClazz2 = testTypeConvert(MyClazz2.class);     }     private static <T> T testTypeConvert(Class<T> tClass){         //只需要将返回值类型转成实际的泛型类型 T 即可         return (T) tClass;     } }  class MyClazz1{} class MyClazz2{}

• 由泛型引发的数组问题

名字怪吓人的，实际上说白了就是不能创建泛型数组

看下面的代码

为什么不能创建泛型类型的数组?

因为List和 List被编译后在 JVM 中等同于List   ，所有的类型信息在编译后都等同于List，也就是说编译器此时也是无法区分数组中的具体类型是 Integer类型还是 String 。

但是，使用通配符却是可以的，我上文还特意强调过一句话：泛型和通配符不是一回事。请看代码

那这又是为什么??  表示未知的类型，他的操作不涉及任何的类型相关的东西，所以 JVM 是不会对其进行类型判断的，因此它能编译通过，但是这种方式只能读不能写，也即只能使用 get  方法，无法使用 add 方法。

为什么不能 add ?  提供了只读的功能，也就是它删减了增加具体类型元素的能力，只保留与具体类型无关的功能。它不管装载在这个容器内的元素是什么类型，它只关心元素的数量、容器是否为空，另外上面也已经解释过为什么不能  add 的，这里就当做一个补充。

到此，相信大家对“Java的泛型特性有哪些”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是亿速云网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！