Java 泛型

Java 泛型（generics）提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。 泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

假定我们有这样一个需求：写一个排序方法，能够对整型数组、字符串数组甚至其他任何类型的数组进行排序，该如何实现？

答案是可以使用 Java 泛型。

使用 Java 泛型的概念，我们可以写一个泛型方法来对一个对象数组排序。然后，调用该泛型方法来对整型数组、浮点数数组、字符串数组等进行排序。

1. 泛型方法

你可以写一个泛型方法，该方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。

下面是定义泛型方法的规则：

• 所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前（在下面例子中的<E>）。
• 每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。
• 类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。
• 泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用型类型，不能是原始类型（像int,double,char的等）。

范例如下：

下面的例子演示了如何使用泛型方法打印不同类型的数组元素：

public class GenericMethodTest
{
    // 泛型方法 printArray                         
    public static <E> void printArray( E[] inputArray )
    {
        // 输出数组元素            
            for ( E element : inputArray ){        
                System.out.printf( "%s ", element );
            }
    }
    
    public static void main( String args[] )
    {
        // 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
        Integer[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Double[] doubleArray = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 };
        Character[] charArray = { 'H', 'E', 'L', 'L', 'O' };
    
        System.out.println( "整型数组元素为:" );
        printArray( intArray  ); // 传递一个整型数组
    
        System.out.println( "\n双精度型数组元素为:" );
        printArray( doubleArray ); // 传递一个双精度型数组
    
        System.out.println( "\n字符型数组元素为:" );
        printArray( charArray ); // 传递一个字符型数组
    } 
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

整型数组元素为:
1 2 3 4 5 

双精度型数组元素为:
1.1 2.2 3.3 4.4 

字符型数组元素为:
H E L L O 

有界的类型参数:

可能有时候，你会想限制那些被允许传递到一个类型参数的类型种类范围。例如，一个操作数字的方法可能只希望接受 Number 或者 Number 子类的范例。这就是有界类型参数的目的。

要声明一个有界的类型参数，首先列出类型参数的名称，后跟 extends 关键字，最后紧跟它的上界。

范例如下：

下面的例子演示了 "extends" 如何使用在一般意义上的意思 "extends"（类）或者 "implements"（接口）。该例子中的泛型方法返回三个可比较对象的最大值。

public class MaximumTest
{
    // 比较三个值并返回最大值
    public static <T extends Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z)
    {                     
        T max = x; // 假设x是初始最大值
        if ( y.compareTo( max ) > 0 ){
            max = y; //y 更大
        }
        if ( z.compareTo( max ) > 0 ){
            max = z; // 现在 z 更大           
        }
        return max; // 返回最大对象
    }
    public static void main( String args[] )
    {
        System.out.printf( "%d, %d 和 %d 中最大的数为 %d\n\n",
                    3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ) );
    
        System.out.printf( "%.1f, %.1f 和 %.1f 中最大的数为 %.1f\n\n",
                    6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ) );
    
        System.out.printf( "%s, %s 和 %s 中最大的数为 %s\n","pear",
            "apple", "orange", maximum( "pear", "apple", "orange" ) );
    }
}    

编译以上代码，运行结果如下所示：

3, 4 和 5 中最大的数为 5

6.6, 8.8 和 7.7 中最大的数为 8.8

pear, apple 和 orange 中最大的数为 pear

2. 泛型类

泛型类的声明和非泛型类的声明类似，除了在类名后面添加了类型参数声明部分。

和泛型方法一样，泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

范例如下：

如下范例演示了我们如何定义一个泛型类:

public class Box<T> {
    private T t;
    
    public void add(T t) {
        this.t = t;
    }
    
    public T get() {
        return t;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
        Box<String> stringBox = new Box<String>();
    
        integerBox.add(new Integer(10));
        stringBox.add(new String("菜鸟教程"));
    
        System.out.printf("整型值为 :%d\n\n", integerBox.get());
        System.out.printf("字符串为 :%s\n", stringBox.get());
    }
}

编译以上代码，运行结果如下所示：

整型值为 :10

字符串为 :菜鸟教程

3. 类型通配符

1、类型通配符一般是使用?代替具体的类型参数。例如 List<?> 在逻辑上是List<String>,List<Integer> 等所有List<具体类型实参>的父类。

import java.util.*;

public class GenericTest {
        
    public static void main(String[] args) {
        List<String> name = new ArrayList<String>();
        List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
        List<Number> number = new ArrayList<Number>();
        
        name.add("icon");
        age.add(18);
        number.add(314);
    
        getData(name);
        getData(age);
        getData(number);
    }
    
    public static void getData(List<?> data) {
        System.out.println("data :" + data.get(0));
    }
}

输出结果为：

data :icon
data :18
data :314

解析： 因为 getData() 方法的参数是 List 类型的，所以name，age，number 都可以作为这个方法的实参，这就是通配符的作用

2、类型通配符上限通过形如 List 来定义，如此定义就是通配符泛型值接受 Number 及其下层子类类型。

import java.util.*;

public class GenericTest {
        
    public static void main(String[] args) {
        List<String> name = new ArrayList<String>();
        List<Integer> age = new ArrayList<Integer>();
        List<Number> number = new ArrayList<Number>();
        
        name.add("icon");
        age.add(18);
        number.add(314);
    
        //getUperNumber(name);//1
        getUperNumber(age);//2
        getUperNumber(number);//3
    }
    
    public static void getData(List<?> data) {
        System.out.println("data :" + data.get(0));
    }
    
    public static void getUperNumber(List<? extends Number> data) {
            System.out.println("data :" + data.get(0));
        }
}

输出结果：

data :18
data :314

解析： 在(//1)处会出现错误，因为 getUperNumber() 方法中的参数已经限定了参数泛型上限为 Number，所以泛型为 String 是不在这个范围之内，所以会报错

3、类型通配符下限通过形如 List<? super Number>来定义，表示类型只能接受 Number 及其三层父类类型，如 Object 类型的范例。