Java泛型详解，史上最全图文详解！

泛型在java中有很重要的地位，无论是开源框架还是JDK源码都能看到它。

毫不夸张的说，泛型是通用设计上必不可少的元素，所以真正理解与正确使用泛型，是一门必修课。

一：泛型本质

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型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，即给类型指定一个参数，然后在使用时再指定此参数具体的值，那样这个类型就可以在使用时决定了。这种参数类型可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。

二：为什么使用泛型

泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，提高代码的重用率。

（1）保证了类型的安全性。

在没有泛型之前，从集合中读取到的每一个对象都必须进行类型转换，如果不小心插入了错误的类型对象，在运行时的转换处理就会出错。

比如：没有泛型的情况下使用集合：

1. public static void noGeneric() {

2. ArrayList names = new ArrayList();

3. names.add("mikechen的互联网架构");

4. names.add(123); //编译正常

5. }

有泛型的情况下使用集合：

1. public static void useGeneric() {

2. ArrayList names = new ArrayList();

3. names.add("mikechen的互联网架构");

4. names.add(123); //编译不通过

5. }

有了泛型后，定义好的集合names在编译的时候add(123)就会编译不通过。

相当于告诉编译器每个集合接收的对象类型是什么，编译器在编译期就会做类型检查，告知是否插入了错误类型的对象，使得程序更加安全，增强了程序的健壮性。

（2） 消除强制转换

泛型的一个附带好处是，消除源代码中的许多强制类型转换，这使得代码更加可读，并且减少了出错机会。
还是举例说明，以下没有泛型的代码段需要强制转换：

1. List list = new ArrayList();

2. list.add("hello");

3. String s = (String) list.get(0);

当重写为使用泛型时，代码不需要强制转换：

1. List list = new ArrayList();

2. list.add("hello");

3. String s = list.get(0); // no cast

（3）避免了不必要的装箱、拆箱操作，提高程序的性能

在非泛型编程中，将筒单类型作为Object传递时会引起Boxing（装箱）和Unboxing（拆箱）操作，这两个过程都是具有很大开销的。引入泛型后，就不必进行Boxing和Unboxing操作了，所以运行效率相对较高，特别在对集合操作非常频繁的系统中，这个特点带来的性能提升更加明显。

泛型变量固定了类型，使用的时候就已经知道是值类型还是引用类型，避免了不必要的装箱、拆箱操作。

1. object a=1;//由于是object类型，会自动进行装箱操作。

3. int b=(int)a;//强制转换，拆箱操作。这样一去一来，当次数多了以后会影响程序的运行效率。

使用泛型之后

1. public static T GetValue(T a)

3. {

4. 　　return a;

5. }

7. public static void Main()

9. {

10. 　　int b=GetValue(1);//使用这个方法的时候已经指定了类型是int，所以不会有装箱和拆箱的操作。

11. }

（4）提高了代码的重用性。

三：如何使用泛型

泛型有三种使用方式，分别为：泛型类、泛型接口和泛型方法。

1、泛型类

泛型类：把泛型定义在类上

定义格式：

1. public class 类名 {

2.     

3. }

注意事项：泛型类型必须是引用类型（非基本数据类型）

定义泛型类，在类名后添加一对尖括号，并在尖括号中填写类型参数，参数可以有多个，多个参数使用逗号分隔：

public class GenericClass {}

当然，这个后面的参数类型也是有规范的，不能像上面一样随意，通常类型参数我们都使用大写的单个字母表示：

T：任意类型 type
E：集合中元素的类型 element
K：key-value形式 key
V：key-value形式 value
示例代码：

泛型类：

1. public class GenericClass {

2.     private T value;

5.     public GenericClass(T value) {

6.         this.value = value;

7.     }

8.     public T getValue() {

9.         return value;

10.     }

11.     public void setValue(T value) {

12.         this.value = value;

13.     }

14. }

测试类：

1. //TODO 1:泛型类

2. GenericClass name = new GenericClass("mikechen的互联网架构");

3. System.out.println(name.getValue());

6. GenericClass number = new GenericClass(123);

7. System.out.println(number.getValue());

运行结果：

2、泛型接口

泛型方法概述：把泛型定义在方法上

定义格式：

1. public 返回类型 方法名（泛型类型 变量名） {

2.     

3. }

• 注意要点：

  • 方法声明中定义的形参只能在该方法里使用，而接口、类声明中定义的类型形参则可以在整个接口、类中使用。当调用fun()方法时，根据传入的实际对象，编译器就会判断出类型形参T所代表的实际类型。

1. public interface GenericInterface {

2. void show(T value);}

3. }

4. public class StringShowImpl implements GenericInterface {

5. @Override

6. public void show(String value) {

7. System.out.println(value);

8. }}

10. public class NumberShowImpl implements GenericInterface {

11. @Override

12. public void show(Integer value) {

13. System.out.println(value);

14. }}

注意：使用泛型的时候，前后定义的泛型类型必须保持一致，否则会出现编译异常：

1. GenericInterface genericInterface = new NumberShowImpl();//编译异常

或者干脆不指定类型，那么 new 什么类型都是可以的：

1. GenericInterface g1 = new NumberShowImpl();

2. GenericInterface g2 = new StringShowImpl();

3、泛型方法

泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型 。

•  定义格式：

修饰符  返回值类型 方法名(参数){ }

例如：

1. /**

2.      *

3.      * @param t 传入泛型的参数

4.      * @param 泛型的类型

5.      * @return T 返回值为T类型

6.      * 说明：

7.      *   1）public 与 返回值中间非常重要，可以理解为声明此方法为泛型方法。

8.      *   2）只有声明了的方法才是泛型方法，泛型类中的使用了泛型的成员方法并不是泛型方法。

9.      *   3）表明该方法将使用泛型类型T，此时才可以在方法中使用泛型类型T。

10.      *   4）与泛型类的定义一样，此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E等形式的参数常用于表示泛型。

11.      */

12.     public T genercMethod(T t){

13.         System.out.println(t.getClass());

14.         System.out.println(t);

15.         return t;

16.     }

19. public static void main(String[] args) {

20.     GenericsClassDemo genericString  = new GenericsClassDemo("helloGeneric"); //这里的泛型跟下面调用的泛型方法可以不一样。

21.     String str = genericString.genercMethod("hello");//传入的是String类型,返回的也是String类型

22.     Integer i = genericString.genercMethod(123);//传入的是Integer类型,返回的也是Integer类型

23. }

26. class java.lang.String

27. hello

30. class java.lang.Integer

31. 123

这里可以看出，泛型方法随着我们的传入参数类型不同，他得到的类型也不同。泛型方法能使方法独立于类而产生变化。

四：泛型通配符

Java泛型的通配符是用于解决泛型之间引用传递问题的特殊语法, 主要有以下三类:

1. // 1：表示类型参数可以是任何类型

2. public class Apple{}

4. // 2：表示类型参数必须是A或者是A的子类

5. public class Apple{}

7. // 3: 表示类型参数必须是A或者是A的超类型

8. public class Apple{}

1. 无边界的通配符(Unbounded Wildcards), 就是, 比如List
无边界的通配符的主要作用就是让泛型能够接受未知类型的数据.

2. 固定上边界的通配符(Upper Bounded Wildcards)，采用