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java泛型总结
什么是泛型
泛型是jdk5引入的类型机制，就是将类型参数化，它是早在1999年就制定的jsr14的实现。
泛型机制将类型转换时的类型检查从运行时提前到了编译时，使用泛型编写的代码比杂乱的使用object并在需要时再强制类型转换的机制具有更好的可读性和安全性。
泛型程序设计意味着程序可以被不同类型的对象重用，类似c++的模版。
泛型对于集合类尤其有用，如ArrayList。这里可能有疑问，既然泛型为了适应不同的对象，ArrayList本来就可以操作不同类型的对象呀？那是因为没有泛型之前采用继承机制实现的，实际上它只维护了一个Object对象的数组。结果就是对List来说它只操作了一类对象Object，而在用户看来却可以保存不同的对象。
泛型提供了更好的解决办法——类型参数，如：
List<String> list = new ArrayList<String>()；这样解决了几个问题：
1 可读性，从字面上就可以判断集合中的内容类型；
2 类型检查，避免插入非法类型。
3 获取数据时不在需要强制类型转换。
泛型类
public class Pair<T>{
private T field1;
}其中 <T> 是类型参数定义。
使用时：Pair<String> p = new Pair<String>();
此时类内部的field1就是字符串类型了。
如果引用多个类型，可以使用逗号分隔：<S, D>
类型参数名可以使用任意字符串，建议使用有代表意义的单个字符，以便于和普通类型名区分，如：T代表type，有原数据和目的数据就用S，D，子元素类型用E等。当然，你也可以定义为XYZ,甚至xyZ。
泛型方法
泛型方法定义如下：
public static <T> T marshalle(T arg){}与泛型类一样，<T> 是类型参数定义。如：
public class GenericMethod {
public static <T> T getMiddle(T... a){
return a[a.length/2];
}
}严格的调用方式：
String o=GenericMethod.<String>getMiddle("213","result","12");一般情况下调用时可以省略，看起来就像定义String类型参数的方法：
GenericMethod.getMiddle(String,String,String)，这是因为jdk会根据参数类型进行推断。看一下下面的例子：
Object o=GenericMethod.getMiddle("213",0,"12");
System.out.println(o.getClass());
System.out.println(o);输出结果为：
class java.lang.Integer
0这是因为jdk推断三个参数的共同父类，匹配为Object,那么相当于：
Object o=GenericMethod.<Object>getMiddle("213",0,"12");习惯了类型参数放在类的后面，如ArrayList<String>，泛型方法为什么不放在后面？看一个例子：
public static <T,S> T f(T t){return t;}
public static class a{}
public static class b{}
//尽量恶心一点
@Test
public void test(){
a c=new a();
<a,b>f(c);//OK
f<a,b>(c);//error,看起来像是一个逗号运算符连接的两个逻辑表达式,当然目前java中除了for(...)并不支持逗号运算符
}因此，为了避免歧义，jdk采用类型限定符前置。
泛型方法与泛型类的方法
如果泛型方法定义在泛型类中，而且类型参数一样：
public class GenericMethod<T> {
public <T> void sayHi(T t){
System.out.println("Hi "+t);
}
}是不是说，定义GenericMethod时传了 Integer 类型，sayHi()也就自动变成 Integer 了呢？No。
String i="abc";
new GenericMethod<Integer>().<String>sayHi(i);该代码运行一点问题都没有。原因就在于泛型方法中的<T>,如果去掉它，就有问题了。
The method sayHi(Integer) in the type GenericMethod<Integer> is not applicable for the arguments
(String)小结：
泛型方法有自己的类型参数，泛型类的成员方法使用的是当前类的类型参数。
方法中有<T> 是泛型方法；没有的，称为泛型类中的成员方法。
类型参数的限定
如果限制只有特定某些类可以传入T参数，那么可以对T进行限定，如：只有实现了特定接口的类：<T extends Comparable>，表示的是Comparable及其子类型。
为什么是extends不是 implements，或者其他限定符？
严格来讲，该表达式意味着：`T subtypeOf Comparable`,jdk不希望再引入一个新的关键词;
其次，T既可以是类对象也可以是接口，如果是类对象应该是`implements`,而如果是接口，则应该是`extends`；从子类型上来讲，extends更接近要表达的意思。
好吧，这是一个约定。限定符可以指定多个类型参数，分隔符是 &，不是逗号，因为在类型参数定义中，逗号已经作为多个类型参数的分隔符了，如:<T,S extends Comparable & Serializable>。
泛型限定的优点：
限制某些类型的子类型可以传入，在一定程度上保证类型安全；
可以使用限定类型的方法。如：
public class Parent<T>{
private T name;
public T getName() {
return name;
}
public void setName(T name) {
//这里只能使用name自object继承的方法
this.name = name;
}
}加上限定符，就可以访问限定类型的方法了，类型更明确。
public class Parent<T extends List<T>>{
private T name;
public T getName() {
return name;
}
public void setName(T name) {
//这里可以访问List的方法，如name.size()
this.name = name;
}
}注：
我们知道final类不可继承，在继承机制上class SomeString extends String是错误的，但泛型限定符使用时是可以的：<T extends String>，只是会给一个警告。
后面的通配符限定有一个super关键字，这里没有。
泛型擦除
泛型只在编译阶段有效，编译后类型被擦除了，也就是说jvm中没有泛型对象，只有普通对象。所以完全可以把代码编译为jdk1.0可以运行的字节码。
擦除的方式
定义部分，即尖括号中间的部分直接擦除。
public class GenericClass<T extends Comparable>{}擦除后：
public class GenericClass{}引用部分如：
public T field1;其中的T被替换成对应的限定类型，擦除后：
public Comparable field1;如果没有限定类型：
public class GenericClass<T>{
public T field1;
}那么的替换为object,即:
public class GenericClass{
public Object field1;
}有多个限定符的，替换为第一个限定类型名。如果引用了第二个限定符的类对象，编译器会在必要的时候进行强制类型转换。
public class GenericClass<T extends Comparable & Serializable>{
public T field1;
}类擦除后变为：
public class GenericClass{
public Comparable field1;
}而表达式返回值返回时，泛型的编译器自动插入强制类型转换。
泛型擦除的残留
反编译GenericClass：
Compiled from "GenericClass.java"
public class com.pollyduan.generic.GenericClass<T> {
public T field1;
public com.pollyduan.generic.GenericClass();
}好像前面说的不对啊，这还是T啊，没有擦除呀？
这就是擦除的残留。反汇编：
{
public T field1;
descriptor: Ljava/lang/Object;
flags: ACC_PUBLIC
Signature: #8 // TT;
public com.pollyduan.generic.GenericClass();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #12 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 2: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Lcom/pollyduan/generic/GenericClass;
LocalVariableTypeTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this Lcom/pollyduan/generic/GenericClass<TT;>;
}
SourceFile: "GenericClass.java"
Signature: #22 // <T:Ljava/lang/Object;>Ljava/lang/Object;其中：
descriptor：对方法参数和返回值进行描述；
signature：泛型类中独有的标记，普通类中没有，JDK5才加入，标记了定义时的成员签名，包括定义时的泛型参数列表，参数类型，返回值等；
可以看到public T field1;是签名，还保留了定义的格式；其对应的参数类型是Ljava/lang/Object;。
最后一行是类的签名，可以看到T后面有跟了擦除后的参数类型：<T:Ljava/lang/Object;>。
这样的机制，对于分析字节码是有意义的。
泛型的约束和限制
不能使用8个基本类型实例化类型参数
原因在于类型擦除，Object不能存储基本类型：
byte,char,short,int,long,float,double，boolean
从包装类角度来看，或者说三个：
Number(byte,short,int,long,float,double),char,boolean
类型检查不可使用泛型
if(aaa instanceof Pair<String>){}//error
Pair<String> p = (Pair<String>) a;//warn
Pair<String> p;
Pair<Integer> i;
i.getClass()==p.getClass();//true不能创建泛型对象数组
GenericMethod<User>[] o=null;//ok
o=new GenericMethod<User>[10];//error可以定义泛型类对象的数组变量，不能创建及初始化。
注，可以创建通配类型数组，然后进行强制类型转换。不过这是类型不安全的。
o=(GenericMethod<User>[]) new GenericMethod<?>[10];不可以创建的原因是：因为类型擦除的原因无法在为元素赋值时类型检查，因此jdk强制不允许。
有一个特例是方法的可变参数，虽然本质上是数组，却可以使用泛型。
安全的方法是使用List。
Varargs警告
java不支持泛型类型的对象数组，可变参数是可以的。它也正是利用了强制类型转换，因此同样是类型不安全的。所以这种代码编译器会给一个警告。
public static <T> T getMiddle(T... a){
return a[a.length/2];
}去除警告有两种途径：一种是在定义可变参数方法上（本例中的getMiddle()）加上@SafeVarargs注解，另一种是在调用该方法时添加@SuppressWarnings("unchecked")注解。
不能实例化泛型对象
T t= new T();//error
T.class.newInstance();//error
T.class;//error解决办法是传入Class<T> t参数，调用t.newInstance()。
public void sayHi(Class<T> c){
T t=null;
try {
t=c.newInstance();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Hi "+t);
}不能在泛型类的静态域中使用泛型类型
public class Singleton<T>{
private static T singleton; //error
public static T getInstance(){} //error
public static void print(T t){} //error
}但是，静态的泛型方法可以使用泛型类型:
public static <T> T getInstance(){return null;} //ok
public static <T> void print(T t){} //ok这个原因很多资料中都没说的太明白，说一下个人理解，仅供参考：
1. 泛型类中，<T>称为类型变量,实际上就相当于在类中隐形的定义了一个不可见的成员变量：`private T t;`，这是对象级别的，对于泛型类型变量来说是在对象初始化时才知道其具体类型的。而在静态域中，不需要对象初始化就可以调用，这是矛盾的。
2. 静态的泛型方法，是在方法层面定义的，就是说在调用方法时，T所指的具体类型已经明确了。不能捕获泛型类型的对象
Throwable类不可以被继承，自然也不可能被catch。
public class GenericThrowable<T> extends Throwable{
//The generic class GenericThrowable<T> may not subclass java.lang.Throwable
}但由于Throwable可以用在泛型类型参数中，因此可以变相的捕获泛型的Throwable对象。
@Test
public void testGenericThrowable(){
GenericThrowable<RuntimeException> obj=new GenericThrowable<RuntimeException>();
obj.doWork(new RuntimeException("why?"));
}
public static class GenericThrowable<T extends Throwable>{
public void doWork(T t) throws T{
try{
int i=3/0;
}catch(Throwable cause){
t.initCause(cause);
throw t;
}
}
}这个能干什么？
@Test
public void testGenericThrowable(){
GenericThrowable<RuntimeException> obj=new GenericThrowable<RuntimeException>();
obj.doWork(new RuntimeException("What did you do?"));
}
public static class GenericThrowable<T extends Throwable>{
public void doWork(T t) throws T{
try{
Reader reader=new FileReader("notfound.txt");
//这里应该是checked异常
}catch(Throwable cause){
t.initCause(cause);
throw t;
}
}
}FileReader实例化可能抛出已检查异常，jdk中要求必须捕获或者抛出已检查异常。这种模式把它给隐藏了。也就是说可以消除已检查异常，有点不地道，颠覆了java异常处理的认知，后果不可预料，慎用。
擦除的冲突
重载与重写
定义一个普通的父类：
package com.pollyduan.generic;
public class Parent{
public void setName(Object name) {
System.out.println("Parent:" + name);
}
}那么继承一个子类，Son.java
package com.pollyduan.generic;
public class Son extends Parent {
public void setName(String name) {
System.out.println("son:" + name);
}
public static void main(String[] args) {
Son son=new Son();
son.setName("abc");
son.setName(new Object());
}
}Son类重载了一个setName(String)方法，这没问题。输出：
son:abc
Parent:java.lang.Object@6d06d69cParent修改泛型类：
package com.pollyduan.generic;
public class Parent<T>{
public void setName(T name) {
System.out.println("Parent:" + name);
}
}从擦除的机制得知，擦除后的class文件为：
package com.pollyduan.generic;
public class Parent{
public void setName(Object name) {
System.out.println("Parent:" + name);
}
}这和最初的非泛型类是一样的，那么Son类修改为：
package com.pollyduan.generic;
public class Son extends Parent<String> {
public void setName(String name) {
System.out.println("son:" + name);
}
public static void main(String[] args) {
Son son=new Son();
son.setName("abc");
son.setName(new Object());//The method setName(String) in the type Son is not applicable for the arguments (Object)
}
}发现重载无效了。这是泛型擦除造成的，无论是否在setName(String)是否标注为@Override都将是重写，都不是重载。而且，即便你不写setName(String)方法，编译器已经默认重写了这个方法。
换一个角度来考虑，定义Son时，Parent已经明确了类型参数为String，那么再写setName(Stirng)是重写，也是合理的。
package com.pollyduan.generic;
public class Son extends Parent<String> {
public static void main(String[] args) {
Son son=new Son();
son.setName("abc");//ok
}
}反编译会发现，编译器在内部编译了两个方法：
public void setName(java.lang.String);
public void setName(java.lang.Object);setName(java.lang.Object) 虽然是public但编码时会发现不可见，它称为”桥方法”，它会重写父类的方法。
Son son=new Son();
Parent p=son;
p.setName(new Object());强行调用会转换异常，也就证明了它实际上调用的是son的setName(String)。
我非要重载怎么办？只能曲线救国，改个名字吧。
public void setName2(String name) {
System.out.println("son:" + name);
}继承泛型的参数化
一个泛型类的类型参数不同，称之为泛型的不同参数化。
泛型有一个原则：一个类或类型变量不可成为两个不同参数化的接口类型的子类型。如：
package com.pollyduan.generic;
import java.util.Comparator;
public class Parent implements Comparator{
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
return 0;
}
}
public class Son extends Parent implements Comparator {
}这样是没有问题的。如果增加了泛型参数化：
package com.pollyduan.generic;
import java.util.Comparator;
public class Parent implements Comparator<Parent>{
@Override
public int compare(Parent o1, Parent o2) {
return 0;
}
}
package com.pollyduan.generic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;
public class Son extends Parent implements Comparator<Son> {
//The interface Comparator cannot be implemented more than once with different arguments
}原因是Son实现了两次Comparator，擦除后均为Comparator，造成了冲突。
通配符类型
通配符是在泛型类使用时的一种机制，不能用在泛型定义时的泛型表达式中(这是泛型类型参数限定符)。
子类型通配符
如果P是S的超类，那么 Pair<S>就是Pair<? extends P>的子类型，通配符就是为了解决这个问题的。
这称为子类型限定通配符，又称上边界通配符(upper bound wildcard Generics)，代表继承它的所有子类型，通配符匹配的类型不允许作为参数传入，只能作为返回值。
public static void test1() {
Parent<Integer> bean1 = new Parent<Integer>();
bean1.setName(123);
Parent<? extends Number> bean2 = bean1;
Integer i = 100;
bean2.setName(i);// 编译错误
Number s = bean2.getName();
System.out.println(s);
}getName()的合理性：
无论bean2指向的是任何类型的对象，只要是Number的子类型，都可以用Number类型变量接收。为什么setName(str)会抛出异常呢？
1. <? extends Number> 表明了入参是Number的子类型；
2. 那么bean2 可以指向Parent<Integer>，也可以指向Parent<Double>，这都是符合规则的;
3. 再看setName(<? extends Number>)，逻辑上传入Integer或者Double对象都是符合逻辑的；
4. 如果bean2指向的是Parent<Integer>，而传入的对象是Double的，两个看似合理的规则到一起就不行了。
5. 因此，jdk无法保证类型的安全性，干脆不允许这样——不允许泛型的子类型通配类型作为入参。超类型通配符
与之对应的是超类型 Pair
public static void test2() { public static void test2() {
Parent<Number> bean1 = new Parent<Number>();
bean1.setName(123);
Parent<? super Integer> bean2 = bean1;
Integer i = 100;
bean2.setName(i);
Integer s = bean2.getName();// 编译错误
Object o = bean2.getName();// ok
System.out.println(o);
}
}setName的可行性：
1. 无论bean2指向Parent<Number>，Parent<Integer>还是Parent<Object>都是允许的；
2. 都可以传入Integer或Integer的子类型。getName为毛报错？
1. 由于限定类型的超类可能有很多，getName返回类型不可预知，如Integer 或其父类型Number/OtherParentClass...都无法保证类型检查的安全。
2. 但是由于Java的所有对象的顶级祖先类都是Object，因此可以用Object获取getName返回值。无限定通配符
Pair<?> 就是 Pair<? extends Object>
因此，无限定通配符可以作为返回值，不可做入参。
返回值只能保存在Object中。
P<?> 和P
Pair可以调用setter方法，这是它和Pair<?>最重要的区别。
P<?> 不等于 P<Object>
P<Object>是P<?>的子类。
类型通配符小结
1. 限定通配符总是包括自己；
2. 子类型通配符：set方法受限，只可读，不可写；
3. 超类型通配符：get方法受限，不可读(Object除外)，只可写；
4. 无限定通配符，只可读不可写；
5. 如果你既想存，又想取，那就别用通配符；
6. 不可同时声明子类型和超类型限定符，即extends和super只能出现一个。通配符的受限只针对setter(T)和T getter(),如果定义了一个setter(Integer)这种具体类型参数的方法，无限制。如：如果增加一个方法setId(Integer id)，可以任意调用。
通配符捕获
通配符限定类中可以使用T，编译器适配类型。
有一个键值对的泛型类：
@Data
class Pair<T> {
private T key;
private T value;
}使用通配类型创建一个swap方法交换key-value，交换时需要先使用一个临时变量保存一个字段：
public static void swap(Pair<?> p){
// ? k=p.getKey();//error，?不可作为具体类型限定符
Object k=p.getKey();//好吧，换成object，ok
p.setKey(p.getValue());//but,通配符类型不可做入参
p.setValue(k);
}这里有一个办法解决它，再封装一个swapHelper():
private static <T> void swapHelper(Pair<T> p){
T k=p.getKey();
p.setKey(p.getValue());
p.setValue(k);
}
public static void swap(Pair<?> p){
swapHelper(p);
}这种方式，称为：通配符捕获，用一个Pair<T> 来捕获 Pair<?>中的类型。
注：
当然，你完全可以直接使用swapHelper，这里只是为了说明这样一种捕获机制。
只允许捕获单个、确定的类型，如：ArrayList<Pair<?>> 是无法使用 ArrayList<Pair<T>> 捕获的。泛型与继承
继承的原则
继承泛型类时，必须对父类中的类型参数进行初始化。或者说父类中的泛型参数必须在子类中可以确定具体类型。
例如：有一个泛型类Parent<T>，那么Son类定义时有两种方式初始化父类型的类型参数：
1 用具体类型初始化：
public class Son extends Parent<String>{}2 用子类中的泛型类型初始化父类：
public class Son<T> extends Parent<T>{}Pair<P>和Pair<S>
无论P和S有什么继承关系，一般Pair<P>和Pair<S>没什么关系。
Pair<Son> s=new Pair<>();
Pair<Parent> p=s;//errorParent<T>和Son<T>
泛型类自身可以继承其他类或实现接口，如 List实现ArrayList
泛型类可以扩展泛型类或接口，如ArrayList 实现了 List，此时ArrayList可以转换为List。这是安全的。
Parent<T>和Parent
Parent<T>随时都可以转换为原生类型Parent，但需要注意类型检查的安全性。
package com.pollyduan.generic;
import java.io.File;
class Parent<T> {
private T name;
public T getName() {
return name;
}
public void setName(T name) {
this.name = name;
}
public static void main(String[] args) {
Parent<String> p1=new Parent<>();
p1.setName("tom");
System.out.println(p1.getName());
Parent p2=p1;
p2.setName(new File("1.txt"));
System.out.println(p2.getName());
}
} 运行没有异常，注意。
Person<? extends XXX>
严格讲通配符限定的泛型对象不属于继承范畴，但使用中有类似继承的行为。
Son是Parent的子类型，那么Person<? extends Son>就是Person<? extends Parent> 的子类型。
Person<? extends Object> 等同于 Person<?>,那么基于上以规则可以推断：Person<? extends Parent> 是 Person<?> 的子类型。
Person<Object> 是 Person<?> 的子类型。
泛型与反射
泛型相关的反射
有了泛型机制，jdk的reflect包中增加了几个泛型有关的类：
Class<T>.getGenericSuperclass()
获取泛型超类
ParameterizedType
类型参数实体类实例
User.java
package com.pollyduan.generic;
@Data
public class User {
private Integer id;
private String name;
}AbstractBaseDaoImpl.java
package com.pollyduan.generic;
public abstract class AbstractBaseDaoImpl<T> {
public AbstractBaseDaoImpl() {
Type t = getClass().getGenericSuperclass();
System.out.println(t);
}
}UserDaoImpl.java
package com.pollyduan.generic;
public class UserDaoImpl extends AbstractBaseDaoImpl<User> {
public static void main(String[] args) {
UserDaoImpl userDao=new UserDaoImpl();
}
}运行UserDaoImpl.main(),输出：
com.pollyduan.generic.AbstractBaseDaoImpl<com.pollyduan.generic.User>可以看到，在抽象类AbstractBaseDaoImpl中可以拿到泛型类的具体类。
从这一机制，可以通过AbstractBaseDaoImpl实现通用的JDBA DAO。
完善AbstractBaseDaoImpl.java
package com.pollyduan.generic;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Collectors;
public abstract class AbstractBaseDaoImpl<T, K> {
private Class<T> entityClass;
private Class<T> primaryKeyClass;
public AbstractBaseDaoImpl() {
Type t = getClass().getGenericSuperclass();
ParameterizedType pt = (ParameterizedType) t;
Type[] typeParameters = pt.getActualTypeArguments();
entityClass = (Class<T>) typeParameters[0];
primaryKeyClass = (Class<T>) typeParameters[1];
}
public void save(T t) {
StringBuilder sb = new StringBuilder("INSERT INTO ");
sb.append(entityClass.getSimpleName());
sb.append("(");
Field[] fields = entityClass.getDeclaredFields();
String fieldNames = Arrays.asList(fields).stream().map(x -> x.getName()).collect(Collectors.joining(","));
sb.append(fieldNames);
sb.append(") VALUES(");
sb.append(fieldNames.replaceAll("[^,]+", "?"));
sb.append(")");
System.out.println(sb.toString());
//根据反射还要遍历fields处理变量绑定，略。
}
public void delete(K k) {
StringBuilder sb = new StringBuilder("DELETE FROM ");
sb.append(entityClass.getSimpleName());
sb.append(" WHERE ID=?");// 这里默认主键名为id，应该配合注解动态获取主键名
System.out.println(sb.toString());
}
public void update(T t) {
StringBuilder sb = new StringBuilder("UPDATE ");
sb.append(entityClass.getSimpleName());
sb.append(" SET ");
Field[] fields = entityClass.getDeclaredFields();
for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
if (fields[i].getName().toLowerCase().equals("id")) {
continue;
}
sb.append(fields[i].getName());
sb.append("=?");
if (i < fields.length - 1) {
sb.append(",");
}
}
sb.append(" WHERE ID=?");
System.out.println(sb.toString());
}
public T get() throws Exception {
T t = null;
// 模拟resultset
Map<String, Object> rs = new HashMap<>();
t = entityClass.newInstance();
Field[] fields = entityClass.getDeclaredFields();
for (Field field : fields) {
field.setAccessible(true);
field.set(t, rs.get(field.getName()));
}
return t;
}
public static void main(String[] args) {
UserDaoImpl userDao=new UserDaoImpl();
User user1=new User();
userDao.save(user1);
userDao.delete(1);
userDao.update(user1);
try {
User user2=userDao.get();
System.out.println(user2);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
有现成的ORM框架可用，这里就意思意思得了。输出：
INSERT INTO User(id,name) VALUES(?,?)
DELETE FROM User WHERE ID=?
UPDATE User SET name=? WHERE ID=?
User(id=1, name=Peter)java泛型总结