java generics（泛型）

在定义类、接口和方法时，泛型使类型(类和接口)成为参数。与方法声明中使用的形参非常相似，类型参数为您提供了一种方法，可以用不同的输入重用相同的代码。不同之处在于形式参数的输入是值，而类型参数的输入是类型。

使用泛型有许多好处：

1、在编译时加强类型检测

通过使用泛型，可以在编译时捕获和修复类型错误，从而避免在运行时出现 ClassCastException 等类型转换异常。这提高了代码的可靠性和稳定性。

2、消除类型转换

使用泛型可以避免一些操作的强制类型转换

3、提高代码重用性

泛型可以使代码更加通用，可以编写一次代码来处理多种类型的数据。

4、提高性能

泛型是在编译时进行类型检查的，因此可以避免在运行时进行类型转换，从而提高了程序的性能。

泛型定义

泛型可以定义在类，接口和方法上。泛型使用 < >来指定泛型类型。

public class Aminal<T> {private T flag;public T getFlag() {return flag;}public Aminal(T x){this.flag = x;}public static void main(String[] args) {Aminal<String> a1 = new Aminal<>("a");Aminal<Integer> a2 = new Aminal<>(2);System.out.println(a1.getFlag());System.out.println(a2.getFlag());}
}

如上，类变量flag在class定义时候指定为泛型，在对应使用泛型变量flag的地方都需要使用泛型进行接收和传递。

常见的泛型类型标识：

E - Element（表示元素，常见于JDK的集合框架中）

K - Key（键）

V - Value（值）

N - Number（数字）

T - Type （类型）

S, U, V等 - 第2个、第3个、第4个类型

上面这些泛型类型标识只是一种约定，不会强制进行校验，你也完全可以自定义，如下

public class Fruit<XXX> {private XXX price;XXX getPrice(){return price;}void setPrice(XXX price){this.price = price;}public static void main(String[] args) {Fruit<Double> f1 = new Fruit<>();f1.setPrice(2.1d);Fruit<Integer> f2 = new Fruit<>();f2.setPrice(5);}
}

上面使用XXX来表示类型，一样可以正常编译使用。

多个泛型

定义泛型时，可以指定多个泛型类型，多个之间使用，隔开

public class Pair<K,V> {K key;V value;public Pair(K k,V v){this.key = k;this.value = v;}public static void main(String[] args) {Pair<Integer,String> pair = new Pair<>(666,"泛型");System.out.println(pair.value);}
}

泛型方法

泛型方法相比于普通方法的声明，还会在返回值前使用 < >来声明使用的泛型参数列表

public static <T> List<T> fromArrayToList(T[] a) {return Arrays.stream(a).collect(Collectors.toList());
}

这里需要主要一点类上的泛型在类方法上都可以直接使用（注意是非静态方法），不用在方法上声明。

泛型类型限定

可以限定泛型为某个类的子类或实现了某个接口，使用extends来指定父类。

public static <T extends Number> float plus(T a ,T b){
return a.floatValue() + a.floatValue();
}

如果要限定多个条件可以使用 &来连接。

<T extends Number & Comparable>

通配符限定

在泛型代码中，问号（?）被称为通配符，用来表示未知类型。通配符可以在多种情况下使用：作为参数、字段或局部变量的类型；有时作为返回类型（尽管最好的编程实践是更加具体）。通配符永远不会被用作泛型方法调用的类型参数，泛型类的实例创建，或者超类型。

通配符限定只能使用在引用类型上，是是对泛型的限定。可以限定泛型的上界和下界。

<? extends Foo>
<? super Foo>

上界：? extends Foo表示泛型最高类型是Foo，只能是Foo及其子类。

下界：? super Foo表示泛型最低类型是Foo，只能是Foo及其父类。

无界：? 表示没有类型限制

例如：

public void printFruits(List<? extends Fruit> fruits) {for (Fruit fruit : fruits) {System.out.println(fruit);}
}

这里入参约束成Fruit的上界，也就是入参只能是实现了Fruit接口的类，这样在方法体中就可以调用Fruit接口统一的方法来完成逻辑操作。这里一定要理解 ？extends和 T extends的区别。？extends是针对引用类型，也就是实际参数，而T extends是方法或类的定义上。

类型擦除（Type Erasure）

Java 中的泛型在编译时会进行类型擦除（Type Erasure）。类型擦除是 Java 泛型实现的一种机制，它允许你在编译时使用泛型类型(也就是在编码是进行检测)，但在运行时使用的是原始类型。在编译时，泛型类型参数被擦除并替换为其边界或 Object 类型。

验证泛型擦除可以使用反射来操作class。

如下定义类

public class ErasureTest<T,X extends Number> {T t;X x;public void setT(T t){this.t = t;}    
}

通过反射打印类信息：

Class c = ErasureTest.class;
for (Field field : c.getDeclaredFields()) {System.out.println(field.getName()+":"+field.getType());
}
for (Method method : c.getDeclaredMethods()) {System.out.println(method.getName()+":");Class[] params = method.getParameterTypes();for (int i = 0; i < params.length; i++) {System.out.println("参数"+params[i].getName()+",类型："+params[i].getTypeName());
}
/**
输出内容：
t:class java.lang.Object
x:class java.lang.Number
setT:
参数java.lang.Object,类型：java.lang.Object
*/

这里可以看到X extends Number转换成了其上界Number，T转换成了其原始类型Object。

擦除带来的问题

由于擦除，通过反射在对方法进行调用时可以跳过类型约束：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("haha");
Method addMethod = list.getClass().getDeclaredMethod("add", Object.class);
addMethod.invoke(list,Integer.valueOf(1));
System.out.println(list);