详解 Java 泛型（Generic）机制

泛型是什么？

使用泛型可以指定类型变量，从而让代码可以对不同类型的对象进行重用。以及，还可以让编译器更好的了解类型，从而避免强制类型转换，提升代码的安全性。

类型变量就是尖括号 <>中的变量，类型变量的命名规范是使用大写字母，例如 E 表示元素类型，K、V 分别表示键和值类型，T 和相邻的 U、S 表示任意类型。当然你也可以起其他的名字，编译器对此并没有强制限制，但是还是按照规范来。

泛型类

泛型类（generic class）就是有一个或多个类型变量的类。例如下面的 Pair 类，就有两个类型变量，分别是 T 和 U：

public class Pair<T, U> {
   
  public T first;
  public U second;
  
  public Pair(T first, U second) {
   
    this.first = first;
    this.second = second;
  }
}
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在使用时，就可以传入任意的类型。例如：

Pair<Integer, String> pair = new Pair<>(1, "A");
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思考一下，如果没有泛型的存在，那么当我们要操作不同类型的对象时，要么为每种类型都创建一个类，但是这样就会存在大量的重复代码，不容易维护。要么就直接使用对象的顶级父类 Object 类，但是这样的话在使用时就需要进行强制转换，存在安全问题，即使每次强转前进行判断，也会存在重复代码和遗漏的风险。

说回泛型类，泛型类的类型变量是定义在类名后面，在整个类中都可以使用定义的类型变量。所以在选择使用泛型类时，泛型变量应该是和类所关联的。如果仅与方法关联，那么可以使用泛型方法。

泛型方法

泛型方法的类型参数是定义在方法返回类型的前面的，只在当前方法中可以使用。例如：

public static <T> T getMiddle(T... a) {
   
  return a[a.length / 2];
}
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泛型方法可以在普通类中定义，也可以在泛型类中定义。如果泛型变量仅在方法内会用到，就可以考虑使用泛型方法。

类型变量的限制

默认情况下，类型变量可以是任何类型。但是有时候，我们需要限制类型变量的类型。此时可以通过 extends关键字来限制：

• 限制泛型类型为特定类型或者特定类型的子类

例如，假设我们有一个 Printer 类，我们只需要这个类打印动物的信息，那么就可以使用 来限制只能接收 Animal 或其实现类：

public interface Animal {
   
  String getName();
}

public static class Printer<T extends Animal> {
   
  public void print(T t) {
   
    System.out.println(t.getName());
  }
}

public static class Dog implements Animal {
   
  @Override
  public String getName() {
   
    return "Woof";
  }
}

public static class Cat implements Animal {
   
  @Override
  public String getName() {
   
    return "Meow";
  }
}

public static void main(String[] args) {
   
  Printer<Animal> animalPrinter = new Printer<>();
  animalPrinter.print(new Dog());
  animalPrinter.print(new Cat());
  animalPrinter.print(new People("Abc")); // 如果试图传入一个其他类型，则会编译失败
}
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一个类型变量，可以指定多个限制类型。例如：

public class Printer<T extends Dog & Animal> {
   
  ...
}
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上面的限制的意思是，类型变量必须是 Dog 或其子类，并且实现了 Animal 接口。需要注意的是，在指定多个限制的类型时，除了第一个限制类型可以是类以外，其他的限制类型必须是接口类型。这是因为 Java 是不支持多重继承的。

类型擦除

由于泛型是在 Java 1.5 才推出的，所以 Java 为了保证在之前版本上的兼容性，泛型实际上在 JVM 中是没有的！

也就是说，编译器在编译时会擦除掉泛型的参数类型，并提供一个相应的原始类型（raw type），这个原始类型的名字就是去掉类型参数后的泛型类型名。类型变量会被擦除（erased），并替换为其限定类型，没有限定类型则替换为 Object 类型。

举个例子，如果我们定义了一个泛型类：

public class Printer<T> {
   
  ...
}
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那么当类型擦除后，实际上就变为了 Printer