泛型的基本介绍和使用

public static <T extends Object&Comparable&Serializable> T get(T t1,T t2)  

参考：java核心技术

一、Java泛型的实现方法：类型擦除

前面已经说了，Java的泛型是伪泛型。为什么说Java的泛型是伪泛型呢？因为，在编译期间，所有的泛型信息都会被擦除掉。正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦出（type erasure）。

Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的Java字节码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数，会在编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。

如在代码中定义的List<object>和List<String>等类型，在编译后都会编程List。JVM看到的只 是List，而由泛型附加的类型信息对JVM来说是不可见的。Java编译器会在编译时尽可能的发现可能出错的地方，但是仍然无法避免在运行时刻出现类型 转换异常的情况。

class Test4 {  

        public static void main(String[] args) {  
            ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList<String>();  
            arrayList1.add("abc");  
            ArrayList<Integer> arrayList2=new ArrayList<Integer>();  
            arrayList2.add(123);  
            System.out.println(arrayList1.getClass()==arrayList2.getClass());  
        }  
    }  

在 这个例子中，我们定义了两个ArrayList数组，不过一个是ArrayList<String>泛型类型，只能存储字符串。一个是 ArrayList<Integer>泛型类型，只能存储整形。最后，我们通过arrayList1对象和arrayList2对象的 getClass方法获取它们的类的信息，最后发现结果为true。说明泛型类型String和Integer都被擦除掉了，只剩下了原始类型。

例2、

    public class Test4 {  
        public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException, SecurityException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {  
            ArrayList<Integer> arrayList3=new ArrayList<Integer>();  
            arrayList3.add(1);//这样调用add方法只能存储整形，因为泛型类型的实例为Integer  
            arrayList3.getClass().getMethod("add", Object.class).invoke(arrayList3, "asd");  
            for (int i=0;i<arrayList3.size();i++) {  
                System.out.println(arrayList3.get(i));  
            }  
    }  

在程序中定义了一个ArrayList泛型类型实例化为Integer的对象，如果直接调用add方法，那么只能存储整形的数据。不过当我们利用反射调用add方法的时候，却可以存储字符串。这说明了Integer泛型实例在编译之后被擦除了，只保留了原始类型。

二、类型擦除后保留的原始类型

在上面，两次提到了原始类型，什么是原始类型？原始类型（raw type）就是擦除去了泛型信息，最后在字节码中的类型变量的真正类型。无论何时定义一个泛型类型，相应的原始类型都会被自动地提供。类型变量被擦除 （crased），并使用其限定类型（无限定的变量用Object）替换。

例3：

class Pair<T> {  
    private T value;  
    public T getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(T  value) {  
        this.value = value;  
    }  
}

Pair<T>的原始类型为：

    class Pair {  
        private Object value;  
        public Object getValue() {  
            return value;  
        }  
        public void setValue(Object  value) {  
            this.value = value;  
        }  
    }  

因 为在Pair<T>中，T是一个无限定的类型变量，所以用Object替换。其结果就是一个普通的类，如同泛型加入java变成语言之前已经 实现的那样。在程序中可以包含不同类型的Pair，如Pair<String>或Pair<Integer>，但是，擦除类型后 它们就成为原始的Pair类型了，原始类型都是Object。

从上面的那个例2中，我们也可以明白ArrayList<Integer>被擦除类型后，原始类型也变成了Object，所以通过反射我们就可以存储字符串了。

例3：

public class GenericTypes{
   public static void method(List<Stirng> list){
           System.out.println("a");
   }
   public static void method(List<Integer> list){
           System.out.println("b");
   }
}

上面的这段代码不能编译通过，是因为类型擦除后，导致这两个方法的特征签名变得一模一样了。

例4：

public class GenericTypes{
   public static String method(List<Stirng> list){
           System.out.println("a");
   }
   public static int method(List<Integer> list){
           System.out.println("b");
   }
}

这时编译通过，因为给方法加了不同的返回值，方法重载居然成功了。难道这对Java语言中返回值不参与重载选择的基本认知的挑战吗？

这次的重载当然不是根据返回值来确定的，之所以这次能编译和执行成功，是因为两个method方法加入了不同的返回值后才能共存在一个class文件之中。因为方法重载要求方法具备不同的特征签名，返回值并不包含在方法的特征签名之中，所以返回值不参与重载选择，但是在class文件格式中，只要描述符不是完全一致的两个方法就可以共存。也就是说两个方法如果有相同的名称和特征签名，但返回值不同，那它们也是可以合法的共存于一个class文件之中。

如果类型变量有限定，那么原始类型就用第一个边界的类型变量来替换。

比如Pair这样声明

例4：

public class Pair<T extends Comparable& Serializable> {  

那么原始类型就是Comparable

注意：

如果Pair这样声明public class Pair<T extends Serializable&Comparable> ，那么原始类型就用Serializable替换，而编译器在必要的时要向Comparable插入强制类型转换。为了提高效率，应该将标签 （tagging）接口（即没有方法的接口）放在边界限定列表的末尾。

要区分原始类型和泛型变量的类型

在调用泛型方法的时候，可以指定泛型，也可以不指定泛型。

在不指定泛型的情况下，泛型变量的类型为 该方法中的几种类型的同一个父类的最小级，直到Object。

在指定泛型的时候，该方法中的几种类型必须是该泛型实例类型或者其子类。

    public class Test2{  
        public static void main(String[] args) {  
            /**不指定泛型的时候*/  
            int i=Test2.add(1, 2); //这两个参数都是Integer，所以T为Integer类型  
            Number f=Test2.add(1, 1.2);//这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Number  
            Object o=Test2.add(1, "asd");//这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Object  
      
            /**指定泛型的时候*/  
            int a=Test2.<Integer>add(1, 2);//指定了Integer，所以只能为Integer类型或者其子类  
            int b=Test2.<Integer>add(1, 2.2);//编译错误，指定了Integer，不能为Float  
            Number c=Test2.<Number>add(1, 2.2); //指定为Number，所以可以为Integer和Float  
        }  
          
        //这是一个简单的泛型方法  
        public static <T> T add(T x,T y){  
            return y;  
        }  
    }  

举例：

public static void main(String[] args) {  
        ArrayList arrayList=new ArrayList();  
        arrayList.add(1);  
        arrayList.add("121");  
        arrayList.add(new Date());  
} 

三、类型擦除引起的问题及解决方法

因为种种原因，Java不能实现真正的泛型，只能使用类型擦除来实现伪泛型，这样虽然不会有类型膨胀的问题，但是也引起了许多新的问题。所以，Sun对这些问题作出了许多限制，避免我们犯各种错误。

1、先检查，再编译，以及检查编译的对象和引用传递的问题

既然说类型变量会在编译的时候擦除掉，那为什么我们往ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<String>();所创建的数组列表arrayList中，不能使用add方法添加整形呢？不是说泛型变量 Integer会在编译时候擦除变为原始类型Object吗，为什么不能存别的类型呢？既然类型擦除了，如何保证我们只能使用泛型变量限定的类型呢？

java是如何解决这个问题的呢？java编译器是通过先检查代码中泛型的类型，然后再进行类型擦除，再进行编译的。

举个例子说明：

    public static  void main(String[] args) {  
            ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<String>();  
            arrayList.add("123");  
            arrayList.add(123);//编译错误  
    }  

在 上面的程序中，使用add方法添加一个整形，在eclipse中，直接就会报错，说明这就是在编译之前的检查。因为如果是在编译之后检查，类型擦除后，原 始类型为Object，是应该运行任意引用类型的添加的。可实际上却不是这样，这恰恰说明了关于泛型变量的使用，是会在编译之前检查的。

那么，这么类型检查是针对谁的呢？我们先看看参数化类型与原始类型的兼容

以ArrayList举例子，以前的写法：

ArrayList arrayList=new ArrayList();  

现在的写法：

ArrayList<String>  arrayList=new ArrayList<String>(); 

ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList(); //第一种 情况 

ArrayList arrayList2=new ArrayList<String>();//第二种 情况  

不过在第一种情况，可以实现与 完全使用泛型参数一样的效果，第二种则完全没效果。

因为，本来类型检查就是编译时完成的。new ArrayList()只是在内存中开辟一个存储空间，可以存储任何的类型对象。而真正涉及类型检查的是它的引用，因为我们是使用它引用 arrayList1 来调用它的方法，比如说调用add()方法。所以arrayList1引用能完成泛型类型的检查。

而引用arrayList2没有使用泛型，所以不行。

举例子：

    public class Test10 {  
        public static void main(String[] args) {  
              
            //  
            ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList();  
            arrayList1.add("1");//编译通过  
            arrayList1.add(1);//编译错误  
            String str1=arrayList1.get(0);//返回类型就是String  
              
            ArrayList arrayList2=new ArrayList<String>();  
            arrayList2.add("1");//编译通过  
            arrayList2.add(1);//编译通过  
            Object object=arrayList2.get(0);//返回类型就是Object  
              
            new ArrayList<String>().add("11");//编译通过  
            new ArrayList<String>().add(22);//编译错误  
            String string=new ArrayList<String>().get(0);//返回类型就是String  
        }  
    }  

通过上面的例子，我们可以明白，类型检查就是针对引用的，谁是一个引用，用这个引用调用泛型方法，就会对这个引用调用的方法进行类型检测，而无关它真正引用的对象。

从这里，我们可以再讨论下 泛型中参数化类型为什么不考虑继承关系

在Java中，像下面形式的引用传递是不允许的：

    ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList<Object>();//编译错误  
    ArrayList<Object> arrayList1=new ArrayList<String>();//编译错误  

我们先看第一种情况，将第一种情况拓展成下面的形式：

          ArrayList<Object> arrayList1=new ArrayList<Object>();  
          arrayList1.add(new Object());  
          arrayList1.add(new Object());  
          ArrayList<String> arrayList2=arrayList1;//编译错误

实 际上，在第4行代码的时候，就会有编译错误。那么，我们先假设它编译没错。那么当我们使用arrayList2引用用get()方法取值的时候，返回的都 是String类型的对象（上面提到了，类型检测是根据引用来决定的。），可是它里面实际上已经被我们存放了Object类型的对象，这样，就会有 ClassCastException了。所以为了避免这种极易出现的错误，Java不允许进行这样的引用传递。（这也是泛型出现的原因，就是为了解决类 型转换的问题，我们不能违背它的初衷）。

在看第二种情况，将第二种情况拓展成下面的形式：

    ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList<String>();  
    arrayList1.add(new String());  
    arrayList1.add(new String());  
    ArrayList<Object> arrayList2=arrayList1;//编译错误  

没 错，这样的情况比第一种情况好的多，最起码，在我们用arrayList2取值的时候不会出现ClassCastException，因为是从 String转换为Object。可是，这样做有什么意义呢，泛型出现的原因，就是为了解决类型转换的问题。我们使用了泛型，到头来，还是要自己强转，违 背了泛型设计的初衷。所以java不允许这么干。再说，你如果又用arrayList2往里面add()新的对象，那么到时候取得时候，我怎么知道我取出 来的到底是String类型的，还是Object类型的呢？

所以，要格外注意，泛型中的引用传递的问题。

2、自动类型转换

因为类型擦除的问题，所以所有的泛型类型变量最后都会被替换为原始类型。这样就引起了一个问题，既然都被替换为原始类型，那么为什么我们在获取的时候，不需要进行强制类型转换呢？看下ArrayList和get方法：

public E get(int index) {  
    RangeCheck(index);  
    return (E) elementData[index];  
}

看以看到，在return之前，会根据泛型变量进行强转。假设泛型类型变量为Date，虽然泛型信息会被擦除掉，但是会将(E) elementData[index]，编译为(Date)elementData[index]。所以我们不用自己进行强转。

当存取一个泛型域时也会自动插入强制类型转换。假设Pair类的value域是public的，那么，表达式：

Date date=pair.value  

也会自动地在结果字节码中插入强制类型转换。

3、类型擦除与多态的冲突和解决方法

现在有这样一个泛型类：

class Pair<T> {  
    private T value;  
    public T getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(T value) {  
        this.value = value;  
    }  
} 

然后我们想要一个子类继承它

    class DateInter extends Pair<Date> {  
        @Override  
        public void setValue(Date value) {  
            super.setValue(value);  
        }  
        @Override  
        public Date getValue() {  
            return super.getValue();  
        }  
    }  

在这个子类中，我们设定父类的泛型类型为Pair<Date>，在子类中，我们覆盖了父类的两个方法，我们的原意是这样的：

将父类的泛型类型限定为Date，那么父类里面的两个方法的参数都为Date类型：“

    public Date getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(Date value) {  
        this.value = value;  
    }  

    private Object value;  

        public Object getValue() {  
            return value;  
        }  
        public void setValue(Object  value) {  
            this.value = value;  
        }  
    } 

再看子类的两个重写的方法的类型：

@Override  
public void setValue(Date value) {  
    super.setValue(value);  
}  
@Override  
public Date getValue() {  
    return super.getValue();  
} 

先来分析setValue方法，父类的类型是Object，而子类的类型是Date，参数类型不一样，这如果实在普通的继承关系中，根本就不会是重写，而是重载。
我们在一个main方法测试一下：

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {  
            DateInter dateInter=new DateInter();  
            dateInter.setValue(new Date());                  
            dateInter.setValue(new Object());//编译错误  
     }  

如果是重载，那么子类中两个setValue方法，一个是参数Object类型，一个是Date类型，可是我们发现，根本就没有这样的一个子类继承自父类的Object类型参数的方法。所以说，却是是重写了，而不是重载了。

为什么会这样呢？

原因是这样的，我们传入父类的泛型类型是Date，Pair<Date>，我们的本意是将泛型类变为如下：

class Pair {  
    private Date value;  
    public Date getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(Date value) {  
        this.value = value;  
    }  
}

然后再子类中重写参数类型为Date的那两个方法，实现继承中的多态。

可是由于种种原因，虚拟机并不能将泛型类型变为Date，只能将类型擦除掉，变为原始类型Object。这样，我们的本意是进行重写，实现多态。可 是类型擦除后，只能变为了重载。这样，类型擦除就和多态有了冲突。JVM知道你的本意吗？知道！！！可是它能直接实现吗，不能！！！如果真的不能的话，那 我们怎么去重写我们想要的Date类型参数的方法啊。

于是JVM采用了一个特殊的方法，来完成这项功能，那就是extends com.tao.test.Pair<java.util.Date> {  

•   com.tao.test.DateInter();  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: invokespecial #8                  // Method com/tao/test/Pair."<init>"  
• :()V  
•        4: return  
•   
•   public void setValue(java.util.Date);  //我们重写的setValue方法  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: aload_1  
•        2: invokespecial #16                 // Method com/tao/test/Pair.setValue  
• :(Ljava/lang/Object;)V  
•        5: return  
•   
•   public java.util.Date getValue();    //我们重写的getValue方法  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: invokespecial #23                 // Method com/tao/test/Pair.getValue  
• :()Ljava/lang/Object;  
•        4: checkcast     #26                 // class java/util/Date  
•        7: areturn  
•   
•   public java.lang.Object getValue();     //编译时由编译器生成的巧方法  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: invokevirtual #28                 // Method getValue:()Ljava/util/Date 去调用我们重写的getValue方法  
• ;  
•        4: areturn  
•   
•   public void setValue(java.lang.Object);   //编译时由编译器生成的巧方法  
•     Code:  
•        0: aload_0  
•        1: aload_1  
•        2: checkcast     #26                 // class java/util/Date  
•        5: invokevirtual #30                 // Method setValue:(Ljava/util/Date;   去调用我们重写的setValue方法  
• )V  
•        8: return  
• }  

从 编译的结果来看，我们本意重写setValue和getValue方法的子类，竟然有4个方法，其实不用惊奇，最后的两个方法，就是编译器自己生成的桥方 法。可以看到桥方法的参数类型都是Object，也就是说，子类中真正覆盖父类两个方法的就是这两个我们看不到的桥方法。而打在我们自己定义的 setvalue和getValue方法上面的@Oveerride只不过是假象。而桥方法的内部实现，就只是去调用我们自己重写的那两个方法。

所以，虚拟机巧妙的使用了巧方法，来解决了类型擦除和多态的冲突。

不过，要提到一点，这里面的setValue和getValue这两个桥方法的意义又有不同。

setValue方法是为了解决类型擦除与多态之间的冲突。

而getValue却有普遍的意义，怎么说呢，如果这是一个普通的继承关系：

那么父类的setValue方法如下：

而子类重写的方法是：

其实这在普通的类继承中也是普遍存在的重写，这就是协变。

关于协变：。。。。。。

并且，还有一点也许会有疑问，子类中的巧方法  Object   getValue()和Date getValue()是同 时存在的，可是如果是常规的两个方法，他们的方法签名是一样的，也就是说虚拟机根本不能分别这两个方法。如果是我们自己编写Java代码，这样的代码是无 法通过编译器的检查的，但是虚拟机却是允许这样做的，因为虚拟机通过参数类型和返回类型来确定一个方法，所以编译器为了实现泛型的多态允许自己做这个看起 来“不合法”的事情，然后交给虚拟器去区别。

4、泛型类型变量不能是基本数据类型

不能用类型参数替换基本类型。就比如，没有ArrayList<double>，只有 ArrayList<Double>。因为当类型擦除后，ArrayList的原始类型变为Object，但是Object类型不能存储 double值，只能引用Double的值。

5、运行时类型查询

举个例子:

那么，运行时进行类型查询的时候使用下面的方法是错误的

java限定了这种类型查询的方式

？ 是通配符的形式 ，将在后面一篇中介绍。

6、异常中使用泛型的问题

1、不能抛出也不能捕获泛型类的对象。事实上，泛型类扩展Throwable都不合法。例如：下面的定义将不会通过编译：

为什么不能扩展Throwable，因为异常都是在运行时捕获和抛出的，而在编译的时候，泛型信息全都会被擦除掉，那么，假设上面的编译可行，那么，在看下面的定义：

类型信息被擦除后，那么两个地方的catch都变为原始类型Object，那么也就是说，这两个地方的catch变的一模一样,就相当于下面的这样

这个当然就是不行的。就好比，catch两个一模一样的普通异常，不能通过编译一样：

2、不能再catch子句中使用泛型变量

因为泛型信息在编译的时候已经变味原始类型，也就是说上面的T会变为原始类型Throwable，那么如果可以再catch子句中使用泛型变量，那么，下面的定义呢：

根 据异常捕获的原则，一定是子类在前面，父类在后面，那么上面就违背了这个原则。即使你在使用该静态方法的使用T是 ArrayIndexOutofBounds，在编译之后还是会变成Throwable，ArrayIndexOutofBounds是 IndexOutofBounds的子类，违背了异常捕获的原则。所以java为了避免这样的情况，禁止在catch子句中使用泛型变量。

但是在异常声明中可以使用类型变量。下面方法是合法的。

上面的这样使用是没问题的。

7、数组（这个不属于类型擦除引起的问题）

不能声明参数化类型的数组。如：
 

这是因为擦除后，table的类型变为Pair[]，可以转化成一个Object[]。
  

  数组可以记住自己的元素类型，下面的赋值会抛出一个ArrayStoreException异常。
   

  对于泛型而言，擦除降低了这个机制的效率。下面的赋值可以通过数组存储的检测，但仍然会导致类型错误。  

提示：如果需要收集参数化类型对象，直接使用ArrayList：ArrayList<Pair<String>>最安全且有效。