Java 泛型 - 快速指南

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Java 泛型 - 概述

如果我们可以编写一个排序方法来对整数数组、字符串数组或任何支持排序的类型的数组中的元素进行排序，那就太好了。

Java 泛型方法和泛型类使程序员能够分别使用单个方法声明指定一组相关方法，或使用单个类声明指定一组相关类型。

泛型还提供编译时类型安全性，允许程序员在编译时捕获无效类型。

使用Java泛型概念，我们可以编写一个对对象数组进行排序的泛型方法，然后使用整数数组、双精度数组、字符串数组等调用泛型方法来对数组元素进行排序。

Java 泛型 - 环境设置

本地环境设置

JUnit 是 Java 的框架，因此第一个要求是在您的计算机上安装 JDK。

系统要求

第 1 步：验证计算机中的 Java 安装

首先，打开控制台并根据您正在使用的操作系统执行java命令。

让我们验证所有操作系统的输出 -

如果您的系统上没有安装 Java，请从以下链接下载 Java 软件开发工具包 (SDK)：https://www.oracle.com。我们假设 Java 1.6.0_21 作为本教程的安装版本。

第二步：设置JAVA环境

设置JAVA_HOME环境变量以指向计算机上安装 Java 的基本目录位置。例如。

将 Java 编译器位置附加到系统路径。

如上所述，使用命令java -version验证 Java 安装。

Java 泛型 - 类

泛型类声明看起来像非泛型类声明，只是类名后面跟着类型参数部分。

泛型类的类型参数部分可以有一个或多个用逗号分隔的类型参数。这些类被称为参数化类或参数化类型，因为它们接受一个或多个参数。

句法

public class Box<T> {
   private T t;
}

在哪里

• Box - Box 是一个通用类。

• T - 传递给泛型类的泛型类型参数。它可以接受任何对象。

• t - 泛型类型 T 的实例。

描述

T 是传递给泛型类 Box 的类型参数，应在创建 Box 对象时传递。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

泛型测试器.java

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   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("Hello World"));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringBox.get());
   }
}

class Box<T> {
   private T t;

   public void add(T t) {
      this.t = t;
   }

   public T get() {
      return t;
   }   
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World

类型参数命名约定

按照惯例，类型参数名称被命名为单个大写字母，以便可以轻松地将类型参数与普通的类或接口名称区分开。以下是常用类型参数名称的列表 -

• E - Element，主要由 Java Collections 框架使用。

• K - Key，主要用于表示map的key的参数类型。

• V - Value，主要用于表示map的value的参数类型。

• N - 数字，主要用于表示数字。

• T - 类型，主要用于表示第一个泛型类型参数。

• S - 类型，主要用于表示第二个泛型类型参数。

• U - 类型，主要用于表示第三个泛型类型参数。

• V - 类型，主要用于表示第四个泛型类型参数。

以下示例将展示上述概念。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

泛型测试器.java

package com.tutorialspoint;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer, String> box = new Box<Integer, String>();
      box.add(Integer.valueOf(10),"Hello World");
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getFirst());
      System.out.printf("String Value :%s\n", box.getSecond());

      Pair<String, Integer> pair = new Pair<String, Integer>(); 
      pair.addKeyValue("1", Integer.valueOf(10));
      System.out.printf("(Pair)Integer Value :%d\n", pair.getValue("1"));

      CustomList<Box> list = new CustomList<Box>();
      list.addItem(box);
      System.out.printf("(CustomList)Integer Value :%d\n", list.getItem(0).getFirst());
   }
}

class Box<T, S> {
   private T t;
   private S s;

   public void add(T t, S s) {
      this.t = t;
      this.s = s;
   }

   public T getFirst() {
      return t;
   } 

   public S getSecond() {
      return s;
   } 
}

class Pair<K,V>{
   private Map<K,V> map = new HashMap<K,V>();

   public void addKeyValue(K key, V value) {
      map.put(key, value);
   }

   public V getValue(K key) {
      return map.get(key);
   }
}

class CustomList<E>{
   private List<E> list = new ArrayList<E>();

   public void addItem(E value) {
      list.add(value);
   }

   public E getItem(int index) {
      return list.get(index);
   }
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World
(Pair)Integer Value :10
(CustomList)Integer Value :10

Java 泛型 - 类型推断

类型推断代表 Java 编译器查看方法调用及其相应声明以检查和确定类型参数的能力。推理算法检查参数的类型，如果可用，则返回分配的类型。推理算法尝试找到可以满足所有类型参数的特定类型。

如果不使用类型推断，编译器会生成未经检查的转换警告。

句法

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

在哪里

• Box - Box 是一个通用类。

• <> - 菱形运算符表示类型推断。

描述

使用菱形运算符，编译器确定参数的类型。该运算符从 Java SE 7 版本开始可用。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

泛型测试器.java

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      //type inference   
      Box<Integer> integerBox = new Box<>();
      //unchecked conversion warning
      Box<String> stringBox = new Box<String>();

      integerBox.add(new Integer(10));
      stringBox.add(new String("Hello World"));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringBox.get());
   }
}

class Box<T> {
   private T t;

   public void add(T t) {
      this.t = t;
   }

   public T get() {
      return t;
   }   
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World

Java 泛型 - 方法

您可以编写一个通用方法声明，该声明可以使用不同类型的参数进行调用。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每个方法调用。以下是定义通用方法的规则 -

• 所有泛型方法声明都有一个由尖括号（< 和 >）分隔的类型参数部分，位于方法的返回类型之前（下一个示例中的 <E>）。

• 每个类型参数部分包含一个或多个以逗号分隔的类型参数。类型参数，也称为类型变量，是指定泛型类型名称的标识符。

• 类型参数可用于声明返回类型并充当传递给泛型方法的参数类型的占位符，这些参数称为实际类型参数。

• 泛型方法的主体的声明方式与任何其他方法的主体相同。请注意，类型参数只能表示引用类型，不能表示基本类型（如 int、double 和 char）。

例子

以下示例说明了如何使用单个通用方法打印不同类型的数组 -

public class GenericMethodTest {
   // generic method printArray
   public static < E > void printArray( E[] inputArray ) {
      // Display array elements
      for(E element : inputArray) {
         System.out.printf("%s ", element);
      }
      System.out.println();
   }

   public static void main(String args[]) {
      // Create arrays of Integer, Double and 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("Array integerArray contains:");
      printArray(intArray);   // pass an Integer array

      System.out.println("\nArray doubleArray contains:");
      printArray(doubleArray);   // pass a Double array

      System.out.println("\nArray characterArray contains:");
      printArray(charArray);   // pass a Character array
   }
}

这将产生以下结果 -

输出

Array integerArray contains:
1 2 3 4 5 

Array doubleArray contains:
1.1 2.2 3.3 4.4 

Array characterArray contains:
H E L L O

Java 泛型 - 多种类型参数

泛型类可以有多个类型参数。以下示例将展示上述概念。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

泛型测试器.java

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer, String> box = new Box<Integer, String>();
      box.add(Integer.valueOf(10),"Hello World");
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getFirst());
      System.out.printf("String Value :%s\n", box.getSecond());

      Box<String, String> box1 = new Box<String, String>();
      box1.add("Message","Hello World");
      System.out.printf("String Value :%s\n", box1.getFirst());
      System.out.printf("String Value :%s\n", box1.getSecond());
   }
}

class Box<T, S> {
   private T t;
   private S s;

   public void add(T t, S s) {
      this.t = t;
      this.s = s;
   }

   public T getFirst() {
      return t;
   } 

   public S getSecond() {
      return s;
   } 
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World
String Value :Message
String Value :Hello World

Java 泛型 - 参数化类型

泛型类可以具有参数化类型，其中类型参数可以用参数化类型替换。以下示例将展示上述概念。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

泛型测试器.java

package com.tutorialspoint;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;


public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer, List<String>> box
         = new Box<Integer, List<String>>();
      
      List<String> messages = new ArrayList<String>();
      
      messages.add("Hi");
      messages.add("Hello");
      messages.add("Bye");      
      
      box.add(Integer.valueOf(10),messages);
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getFirst());
      System.out.printf("String Value :%s\n", box.getSecond());

      
   }
}

class Box<T, S> {
   private T t;
   private S s;

   public void add(T t, S s) {
      this.t = t;
      this.s = s;
   }

   public T getFirst() {
      return t;
   } 

   public S getSecond() {
      return s;
   } 
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
String Value :[Hi, Hello, Bye]

Java 泛型 - 原始类型

如果在创建过程中未传递其类型参数，则原始类型是泛型类或接口的对象。以下示例将展示上述概念。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

泛型测试器.java

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer> box = new Box<Integer>();
      
      box.set(Integer.valueOf(10));
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getData());
      
      
      Box rawBox = new Box();
      
      //No warning
      rawBox = box;
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", rawBox.getData());
      
      //Warning for unchecked invocation to set(T)
      rawBox.set(Integer.valueOf(10));
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", rawBox.getData());
      
      //Warning for unchecked conversion
      box = rawBox;
      System.out.printf("Integer Value :%d\n", box.getData());
   }
}

class Box<T> {
   private T t; 

   public void set(T t) {
      this.t = t;
   }

   public T getData() {
      return t;
   } 
}

这将产生以下结果。

输出

Integer Value :10
Integer Value :10
Integer Value :10
Integer Value :10

Java 泛型 - 有界类型参数

有时您可能想要限制允许传递给类型参数的类型种类。例如，对数字进行操作的方法可能只想接受 Number 或其子类的实例。这就是有界类型参数的用途。

要声明有界类型参数，请列出类型参数的名称，后跟 extends 关键字，然后是其上限。

例子

以下示例说明了如何在一般意义上使用扩展来表示“扩展”（如在类中）或“实现”（如在接口中）。此示例是返回三个 Comparable 对象中最大的一个的通用方法 -

public class MaximumTest {
   // determines the largest of three Comparable objects
   
   public static <T extends Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z) {
      T max = x;   // assume x is initially the largest
      
      if(y.compareTo(max) > 0) {
         max = y;   // y is the largest so far
      }
      
      if(z.compareTo(max) > 0) {
         max = z;   // z is the largest now                 
      }
      return max;   // returns the largest object   
   }
   
   public static void main(String args[]) {
      System.out.printf("Max of %d, %d and %d is %d\n\n", 
         3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ));

      System.out.printf("Max of %.1f,%.1f and %.1f is %.1f\n\n",
         6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ));

      System.out.printf("Max of %s, %s and %s is %s\n","pear",
         "apple", "orange", maximum("pear", "apple", "orange"));
   }
}

这将产生以下结果 -

输出

Max of 3, 4 and 5 is 5

Max of 6.6,8.8 and 7.7 is 8.8

Max of pear, apple and orange is pear

Java 泛型 - 多重界限

类型参数可以有多个边界。

句法

public static <T extends Number & Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z)

在哪里

• 最大值- 最大值是一种通用方法。

• T - 传递给泛型方法的泛型类型参数。它可以接受任何对象。

描述

T 是传递给泛型类 Box 的类型参数，应该是 Number 类的子类型，并且必须实现 Comparable 接口。如果类作为绑定传递，则应在接口之前首先传递它，否则将发生编译时错误。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      System.out.printf("Max of %d, %d and %d is %d\n\n", 
         3, 4, 5, maximum( 3, 4, 5 ));

      System.out.printf("Max of %.1f,%.1f and %.1f is %.1f\n\n",
         6.6, 8.8, 7.7, maximum( 6.6, 8.8, 7.7 ));
   }

   public static <T extends Number 
      & Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z) {
      T max = x;      
      if(y.compareTo(max) > 0) {
         max = y;   
      }

      if(z.compareTo(max) > 0) {
         max = z;                    
      }
      return max;      
   }

   // Compiler throws error in case of below declaration
   /* public static <T extends Comparable<T> 
      & Number> T maximum1(T x, T y, T z) {
      T max = x;      
      if(y.compareTo(max) > 0) {
         max = y;   
      }

      if(z.compareTo(max) > 0) {
         max = z;                    
      }
      return max;   
   }*/
}

这将产生以下结果 -

输出

Max of 3, 4 and 5 is 5

Max of 6.6,8.8 and 7.7 is 8.8

Java 泛型 - 列表

Java在List接口中提供了通用支持。

句法

List<T> list = new ArrayList<T>();

在哪里

• list - List 接口的对象。

• T - 列表声明期间传递的泛型类型参数。

描述

T 是传递给泛型接口 List 及其实现类 ArrayList 的类型参数。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

package com.tutorialspoint;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {

      List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
  
      integerList.add(Integer.valueOf(10));
      integerList.add(Integer.valueOf(11));

      List<String> stringList = new ArrayList<String>();
  
      stringList.add("Hello World");
      stringList.add("Hi World");
 

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerList.get(0));
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringList.get(0));

      for(Integer data: integerList) {
         System.out.printf("Integer Value :%d\n", data);
      }

      Iterator<String> stringIterator = stringList.iterator();

      while(stringIterator.hasNext()) {
         System.out.printf("String Value :%s\n", stringIterator.next());
      }
   }  
}

这将产生以下结果 -

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World
Integer Value :10
Integer Value :11
String Value :Hello World
String Value :Hi World

Java 泛型 - 设置

Java 在 Set 接口中提供了泛型支持。

句法

Set<T> set = new HashSet<T>();

在哪里

• set - Set 接口的对象。

• T - 在集合声明期间传递的泛型类型参数。

描述

T 是传递给泛型接口 Set 及其实现类 HashSet 的类型参数。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

package com.tutorialspoint;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {

      Set<Integer> integerSet = new HashSet<Integer>();
  
      integerSet.add(Integer.valueOf(10));
      integerSet.add(Integer.valueOf(11));

      Set<String> stringSet = new HashSet<String>();
  
      stringSet.add("Hello World");
      stringSet.add("Hi World");
 

      for(Integer data: integerSet) {
         System.out.printf("Integer Value :%d\n", data);
      }

      Iterator<String> stringIterator = stringSet.iterator();

      while(stringIterator.hasNext()) {
         System.out.printf("String Value :%s\n", stringIterator.next());
      }
   }  
}

这将产生以下结果 -

输出

Integer Value :10
Integer Value :11
String Value :Hello World
String Value :Hi World

Java 泛型 - 地图

Java 在 Map 接口中提供了通用支持。

句法

Set<T> set = new HashSet<T>();

在哪里

• set - Set 接口的对象。

• T - 在集合声明期间传递的泛型类型参数。

描述

T 是传递给泛型接口 Set 及其实现类 HashSet 的类型参数。

例子

使用您选择的任何编辑器创建以下 java 程序。

package com.tutorialspoint;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {

      Map<Integer,Integer> integerMap 
         = new HashMap<Integer,Integer>();
  
      integerMap.put(1, 10);
      integerMap.put(2, 11);

      Map<String,String> stringMap = new HashMap<String,String>();
    
      stringMap.put("1", "Hello World");
      stringMap.put("2","Hi World");
 

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerMap.get(1));
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringMap.get("1"));

      // iterate keys.
      Iterator<Integer> integerIterator   = integerMap.keySet().iterator();

      while(integerIterator.hasNext()) {
         System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerIterator.next());
      }

      // iterate values.
      Iterator<String> stringIterator   = stringMap.values().iterator();

      while(stringIterator.hasNext()) {
         System.out.printf("String Value :%s\n", stringIterator.next());
      }
   }  
}

这将产生以下结果 -

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World
Integer Value :1
Integer Value :2
String Value :Hello World
String Value :Hi World

Java 泛型 - 上界通配符

问号（？），代表通配符，代表泛型中的未知类型。有时您可能想要限制允许传递给类型参数的类型种类。例如，对数字进行操作的方法可能只想接受 Number 或其子类的实例。

要声明上限通配符参数，请列出 ?，后跟 extends 关键字，然后是其上限。

例子

以下示例说明了如何使用 extends 来指定上限通配符。

package com.tutorialspoint;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class GenericsTester {

   public static double sum(List<? extends Number> numberlist) {
      double sum = 0.0;
      for (Number n : numberlist) sum += n.doubleValue();
      return sum;
   }

   public static void main(String args[]) {
      List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3);
      System.out.println("sum = " + sum(integerList));

      List<Double> doubleList = Arrays.asList(1.2, 2.3, 3.5);
      System.out.println("sum = " + sum(doubleList));
   }
}

这将产生以下结果 -

输出

sum = 6.0
sum = 7.0

Java 泛型 - 无界通配符

问号（？），代表通配符，代表泛型中的未知类型。有时，当可以使用 Object 类中提供的功能来实现方法或当代码独立于类型参数时，可以使用任何对象。

要声明无界通配符参数，请列出 ? 仅有的。

例子

以下示例说明了如何使用 extends 来指定无界通配符。

package com.tutorialspoint;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class GenericsTester {
   public static void printAll(List<?> list) {
      for (Object item : list)
         System.out.println(item + " ");
   }

   public static void main(String args[]) {
      List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3);
      printAll(integerList);
      List<Double> doubleList = Arrays.asList(1.2, 2.3, 3.5);
      printAll(doubleList);
   }
}

这将产生以下结果 -

输出

1 
2 
3 
1.2 
2.3 
3.5 

Java 泛型 - 下界通配符

问号（？），代表通配符，代表泛型中的未知类型。有时您可能想要限制允许传递给类型参数的类型种类。例如，对数字进行操作的方法可能只想接受 Integer 或其超类（如 Number）的实例。

要声明下限通配符参数，请列出 ?，后跟 super 关键字，然后是其下限。

例子

以下示例说明了如何使用 super 来指定下限通配符。

package com.tutorialspoint;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GenericsTester {

   public static void addCat(List<? super Cat> catList) {
      catList.add(new RedCat());
      System.out.println("Cat Added");
   }

   public static void main(String[] args) {
      List<Animal> animalList= new ArrayList<Animal>();
      List<Cat> catList= new ArrayList<Cat>();
      List<RedCat> redCatList= new ArrayList<RedCat>();
      List<Dog> dogList= new ArrayList<Dog>();

      //add list of super class Animal of Cat class
      addCat(animalList);

      //add list of Cat class
      addCat(catList);

      //compile time error
      //can not add list of subclass RedCat of Cat class
      //addCat(redCatList);

      //compile time error
      //can not add list of subclass Dog of Superclass Animal of Cat class
      //addCat.addMethod(dogList); 
   }
}
class Animal {}

class Cat extends Animal {}

class RedCat extends Cat {}

class Dog extends Animal {}

这将产生以下结果 -

Cat Added
Cat Added

Java 泛型 - 通配符使用指南

通配符可以通过三种方式使用 -

• 上限通配符- ? 扩展类型。

• 下界通配符- ? 超级类型。

• 无界通配符- ?

为了确定哪种类型的通配符最适合条件，我们首先将传递给方法的参数类型分类为输入和输出参数。

• in 变量- in 变量向代码提供数据。例如，复制（src，dest）。这里 src 充当要复制的数据的变量。

• out 变量- out 变量保存由代码更新的数据。例如，复制（src，dest）。这里 dest 充当已复制数据的变量。

通配符指南。

• 上限通配符- 如果变量属于类别，则使用带有通配符的 extends 关键字。

• 下界通配符- 如果变量不属于类别，则使用带有通配符的 super 关键字。

• 无界通配符- 如果可以使用对象类方法访问变量，则使用无界通配符。

• 无通配符- 如果代码正在访问in和out类别中的变量，则不要使用通配符。

例子

以下示例说明了上述概念。

package com.tutorialspoint;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GenericsTester {

   //Upper bound wildcard
   //in category
   public static void deleteCat(List<? extends Cat> catList, Cat cat) {
      catList.remove(cat);
      System.out.println("Cat Removed");
   }

   //Lower bound wildcard
   //out category
   public static void addCat(List<? super RedCat> catList) {
      catList.add(new RedCat("Red Cat"));
      System.out.println("Cat Added");
   }

   //Unbounded wildcard
   //Using Object method toString()
   public static void printAll(List<?> list) {
      for (Object item : list)
         System.out.println(item + " ");
   }

   public static void main(String[] args) {

      List<Animal> animalList= new ArrayList<Animal>();
      List<RedCat> redCatList= new ArrayList<RedCat>();

      //add list of super class Animal of Cat class
      addCat(animalList);
      //add list of Cat class
      addCat(redCatList);  
      addCat(redCatList);  

      //print all animals
      printAll(animalList);
      printAll(redCatList);

      Cat cat = redCatList.get(0);
      //delete cat
      deleteCat(redCatList, cat);
      printAll(redCatList); 
   }
}

class Animal {
   String name;
   Animal(String name) { 
      this.name = name;
   }
   public String toString() { 
      return name;
   }
}

class Cat extends Animal { 
   Cat(String name) {
      super(name);
   }
}

class RedCat extends Cat {
   RedCat(String name) {
      super(name);
   }
}

class Dog extends Animal {
   Dog(String name) {
      super(name);
   }
}

这将产生以下结果 -

Cat Added
Cat Added
Cat Added
Red Cat 
Red Cat 
Red Cat 
Cat Removed
Red Cat 

Java 泛型 - 类型擦除

泛型用于在编译时进行更严格的类型检查并提供泛型编程。为了实现通用Behave，java 编译器应用类型擦除。类型擦除是编译器用实际的类或桥接方法替换泛型参数的过程。在类型擦除中，编译器确保不会创建额外的类，并且没有运行时开销。

类型 擦除规则

• 如果使用有界类型参数，则将泛型类型中的类型参数替换为其边界。

• 如果使用无界类型参数，请将泛型类型中的类型参数替换为 Object。

• 插入类型转换以保持类型安全。

• 生成桥接方法以保持扩展泛型类型的多态性。

Java 泛型 - 绑定类型擦除

如果使用有界类型参数，Java 编译器会将泛型类型中的类型参数替换为其绑定的类型参数。

例子

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
      Box<Double> doubleBox = new Box<Double>();

      integerBox.add(new Integer(10));
      doubleBox.add(new Double(10.0));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("Double Value :%s\n", doubleBox.get());
   }
}

class Box<T extends Number> {
   private T t;

   public void add(T t) {
      this.t = t;
   }

   public T get() {
      return t;
   }   
}

在这种情况下，java编译器将用Number类替换T，并且在类型擦除后，编译器将为以下代码生成字节码。

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box integerBox = new Box();
      Box doubleBox = new Box();

      integerBox.add(new Integer(10));
      doubleBox.add(new Double(10.0));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("Double Value :%s\n", doubleBox.get());
   }
}

class Box {
   private Number t;

   public void add(Number t) {
      this.t = t;
   }

   public Number get() {
      return t;
   }   
}

在这两种情况下，结果是相同的 -

输出

Integer Value :10
Double Value :10.0

Java 泛型 - 无界类型擦除

如果使用无界类型参数，Java 编译器会将泛型类型中的类型参数替换为 Object。

例子

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   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("Hello World"));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringBox.get());
   }
}

class Box<T> {
   private T t;

   public void add(T t) {
      this.t = t;
   }

   public T get() {
      return t;
   }   
}

在这种情况下，java编译器将用Object类替换T，并且在类型擦除后，编译器将为以下代码生成字节码。

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box integerBox = new Box();
      Box stringBox = new Box();

      integerBox.add(new Integer(10));
      stringBox.add(new String("Hello World"));

      System.out.printf("Integer Value :%d\n", integerBox.get());
      System.out.printf("String Value :%s\n", stringBox.get());
   }
}

class Box {
   private Object t;

   public void add(Object t) {
      this.t = t;
   }

   public Object get() {
      return t;
   }   
}

在这两种情况下，结果是相同的 -

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World

Java 泛型 - 泛型方法擦除

如果使用无界类型参数，Java 编译器将泛型类型中的类型参数替换为 Object；如果使用绑定参数作为方法参数，则 Java 编译器将替换类型参数。

例子

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   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("Hello World"));
      
      printBox(integerBox);
      printBox1(stringBox);
   }
   
   private static <T extends Box> void printBox(T box) {
      System.out.println("Integer Value :" + box.get());
   }
   
   private static <T> void printBox1(T box) {
      System.out.println("String Value :" + ((Box)box).get());
   }
}

class Box<T> {
   private T t;

   public void add(T t) {
      this.t = t;
   }

   public T get() {
      return t;
   }   
}

在这种情况下，java编译器将用Object类替换T，并且在类型擦除后，编译器将为以下代码生成字节码。

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box integerBox = new Box();
      Box stringBox = new Box();

      integerBox.add(new Integer(10));
      stringBox.add(new String("Hello World"));
      
      printBox(integerBox);
      printBox1(stringBox);
   }
	
   //Bounded Types Erasure
   private static void printBox(Box box) {
      System.out.println("Integer Value :" + box.get());
   }
	
   //Unbounded Types Erasure
   private static void printBox1(Object box) {
      System.out.println("String Value :" + ((Box)box).get());
   }
}

class Box {
   private Object t;

   public void add(Object t) {
      this.t = t;
   }

   public Object get() {
      return t;
   }   
}

在这两种情况下，结果是相同的 -

输出

Integer Value :10
String Value :Hello World

Java 泛型 - 无原始类型

使用泛型时，原始类型不能作为类型参数传递。在下面给出的示例中，如果我们将 int 基元类型传递给 box 类，那么编译器会抱怨。为了缓解这种情况，我们需要传递 Integer 对象而不是 int 基本类型。

例子

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();

      //compiler errror
      //ReferenceType
      //- Syntax error, insert "Dimensions" to complete
      ReferenceType
      //Box<int> stringBox = new Box<int>();

      integerBox.add(new Integer(10));
      printBox(integerBox);
   }

   private static void printBox(Box box) {
      System.out.println("Value: " + box.get());
   }  
}

class Box<T> {
   private T t;

   public void add(T t) {
      this.t = t;
   }

   public T get() {
      return t;
   }   
}

这将产生以下结果 -

输出

Value: 10

Java 泛型 - 无实例

类型参数不能用于在方法内实例化其对象。

public static <T> void add(Box<T> box) {
   //compiler error
   //Cannot instantiate the type T
   //T item = new T();  
   //box.add(item);
}

要实现此类功能，请使用反射。

public static <T> void add(Box<T> box, Class<T> clazz) 
   throws InstantiationException, IllegalAccessException{
   T item = clazz.newInstance();   // OK
   box.add(item);
   System.out.println("Item added.");
}

例子

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) 
      throws InstantiationException, IllegalAccessException {
      Box<String> stringBox = new Box<String>();
      add(stringBox, String.class);
   }  

   public static <T> void add(Box<T> box) {
      //compiler error
      //Cannot instantiate the type T
      //T item = new T();  
      //box.add(item);
   }

   public static <T> void add(Box<T> box, Class<T> clazz) 
      throws InstantiationException, IllegalAccessException{
      T item = clazz.newInstance();   // OK
      box.add(item);
      System.out.println("Item added.");
   }   
}

class Box<T> {
   private T t;

   public void add(T t) {
      this.t = t;
   }

   public T get() {
      return t;
   }   
}

这将产生以下结果 -

Item added.

Java 泛型 - 无静态字段

使用泛型时，类型参数不允许是静态的。由于静态变量在对象之间共享，因此编译器无法确定使用哪种类型。如果允许静态类型参数，请考虑以下示例。

例子

package com.tutorialspoint;

public class GenericsTester {
   public static void main(String[] args) {
      Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
	  Box<String> stringBox = new Box<String>();
	  
      integerBox.add(new Integer(10));
      printBox(integerBox);
   }

   private static void printBox(Box box) {
      System.out.println("Value: " + box.get());
   }  
}

class Box<T> {
   //compiler error
   private static T t;

   public void add(T t) {
      this.t = t;
   }

   public T get() {
      return t;
   }   
}

由于stringBox和integerBox都有一个stared静态类型变量，因此无法确定其类型。因此不允许使用静态类型参数。

Java 泛型 - 无强制转换

不允许转换为参数化类型，除非它是由无界通配符参数化的。

Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();
Box<Number> numberBox = new Box<Number>();
//Compiler Error: Cannot cast from Box<Number> to Box<Integer>
integerBox = (Box<Integer>)numberBox;

为了达到同样的目的，可以使用无限制的通配符。

private static void add(Box<?> box) {
   Box<Integer> integerBox = (Box<Integer>)box;
}

Java 泛型 - 没有 instanceOf

由于编译器使用类型擦除，因此运行时不会跟踪类型参数，因此在运行时无法使用 instanceOf 运算符验证 Box<Integer> 和 Box<String> 之间的差异。

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

//Compiler Error:
//Cannot perform instanceof check against 
//parameterized type Box<Integer>. 
//Use the form Box<?> instead since further 
//generic type information will be erased at runtime
if(integerBox instanceof Box<Integer>) { }

Java 泛型 - 无数组

不允许使用参数化类型的数组。

//Cannot create a generic array of Box<Integer>
Box<Integer>[] arrayOfLists = new Box<Integer>[2]; 

由于编译器使用类型擦除，因此类型参数被替换为 Object，并且用户可以将任何类型的对象添加到数组中。并且在运行时，代码将无法抛出 ArrayStoreException。

// compiler error, but if it is allowed
Object[] stringBoxes = new Box<String>[];
  
// OK
stringBoxes[0] = new Box<String>();  

// An ArrayStoreException should be thrown,
//but the runtime can't detect it.
stringBoxes[1] = new Box<Integer>();  

Java 泛型 - 也不例外

泛型类不允许直接或间接扩展 Throwable 类。

//The generic class Box<T> may not subclass java.lang.Throwable
class Box<T> extends Exception {}

//The generic class Box<T> may not subclass java.lang.Throwable
class Box1<T> extends Throwable {}

不允许方法捕获类型参数的实例。

public static <T extends Exception, J> 
   void execute(List<J> jobs) {
      try {
         for (J job : jobs) {}
  
         // compile-time error
         //Cannot use the type parameter T in a catch block
      } catch (T e) { 
         // ...
   }
} 

throws 子句中允许使用类型参数。

class Box<T extends Exception>  {
   private int t;

   public void add(int t) throws T {
      this.t = t;
   }

   public int get() {
      return t;
   }   
}

Java 泛型 - 无重载

一个类不允许有两个在类型擦除后具有相同签名的重载方法。

class Box  {
   //Compiler error
   //Erasure of method print(List<String>) 
   //is the same as another method in type Box
   public void print(List<String> stringList) { }
   public void print(List<Integer> integerList) { }
}