Java泛型

什么是java泛型？

本质：参数化类型
即所操作的数据类型被指定为一个参数。
分泛型类、泛型接口、泛型方法

类型擦除

Java 泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。
在生成 Java 字节代码中（source–>bytecode 过程：编译过程）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被编译器在编译的时候去掉，这就是类型擦除。（但会保证类或方法内部参数类型的一致性。即类名旁边带的 E，其内部方法使用到的 E，类型是一致的）
如 List<Object>和 List<String>等类型，在编译之后都会变成 List（泛型类对象的读取（类型转换）和写入（类型检查）的位置，编译器会自动帮我们添加约束）
缺陷：泛型类型不能显式地运用在运行时类型的操作当中，例如**转型、instanceof 和 new**。（运行时，所有参数的类型信息都丢失了）

擦除的补偿

类型判断问题

class Building{}
class House extends Building{}

/**
 * 类型判断器
 */
public class ClassTypeCapture{
  Class kind;
  public ClassTypeCapture(Class kind){
    this.kind = kind;
  }
  public boolean f(Object arg){
    return kind.isInstance(arg);
  }
  
  public static void main(String[] args){
    ClassTypeCapture ctt1 = new ClassTypeCapture(Building.class);
    System.out.println(ctt1.f(new Building()));
    System.out.println(ctt1.f(new House()));
    
    ClassTypeCapture ctt2 = new ClassTypeCapture(House.class);
    System.out.println(ctt2.f(new Building()));
    System.out.println(ctt2.f(new House()));
  }
}

//output
//true
//true
//false
//true

创建类的实例
不能 new T()原因，不能确定类型，不能确定T是否包含无参构造函数

//使用显式地工厂模式

interface IFactory{
  T create();
}
class Foo2{
  private T x;
  public <T> Foo2(F factory){
    x = factory.create();
  }
}
class IntegerFactory implements IFactory{
  @Override
  public Integer create(){
    return new Integer(0);
  }
}
class Widget{
  public static class Factory implements IFactory{
    @Override
    public Widget create(){
      return new Widget();
    }
  }
}
public class FactoryConstraint{
  public static void main(String[] args){
    new Foo2(new IntegerFactory());
    new Foo2(new Widget.Factory());
  }
}

为什么需要泛型？

安全简单。可将运行时错误提前到编译时错误。
泛型之前是用Object的引用来实现参数的“任意化”，这种如果强制转化错误只能在运行时发现。
设计泛型的关键目的是在成员之间提供有意义的约束，这些成员可以是：类的实例成员、类的方法、函数参数和函数返回值。

通配符和上下界

通配符 ?（只能用在方法上，不能定义在类上会报错）
上界 ? extends T（生产者Producer）只能读，不能写（除了null）;可以接收T及其所有子类类型的数据，这里T可以是类也可以是接口
下界 ? super T（消费者Consumer）只能写，不能读；可以接收T及其所有超类类型的数据。
类型擦除将会擦除到它的第一个边界（边界可以有多个）。编译器事实上会把类型参数替换为它的第一个边界的类型。如果没有指明边界，类型将被擦除到 object。

PECS：Producer extends Consumer super

例子：

public static void main(String args[]) {
    List<Number> nums = new ArrayList<>();
    List<Integer> integers = new ArrayList<>();
    //Integer是Number的子类，但是List<Integer>并不是List<Number>的子类，故不能直接赋值
    //nums = integers; //此处编译器会报错
    //但是通过通配符？List<? extends Number>就可以赋值了
    List<? extends Number> numbers = new ArrayList<>();
    //? extends Number定义上界为Number，所以变量numbers可以接受Number和Number的所有子类赋值
    numbers = integers;
    List<Float> floats = new ArrayList<>();
    numbers = floats;
 
    //在集合中使用泛型通配符，要记得PECS规则，生产者只能读取，不能写入（除了null）
    numbers.add(null); //编译器不会报错
    numbers.add(999); //编译器会报错
    //上界通配符无法写入，但是可以正常读取
    Number num = numbers.get(0);
    //如果要获取的类型是Number的子类，则必须使用强制类型转换
    int i = (Integer)numbers.get(0);
}

null是所有引用类型都有的元素，所以上界（生产者）可以add成功

引入泛型之后的类型系统增加了两个维度：

类型参数自身的继承体系结构（如 List<String>和List<Object>）
泛型类或接口自身的继承体系结构（如List接口继承自Collection接口）

**相同类型参数泛型类的关系取决于泛型类自身的继承体系结构 ** （即List<String>可以替换Collection<String>（Liskov 替换原则））
当泛型类的类型声明中使用了通配符的时候，其子类型可以在两个维度上分别展开。

如对Collection<? extends Number>来说，其子类型可在 Collection 这个维度上展开，即 List<? extends Number> 和 Set<? extends Number>等。也可以在 Number这个维度上展开，即Collection<Double>和 Collection<Integer>等。如此循环下去，ArrayList<Long>和HashSet<Double>等也算是 Collection<? extends Number>的子类型

泛型的命名规范

E - Element，常用在 Collection 里，如：List<E>，Iterator<E>，Set<E>等
K,V - Key,Value，代表 Map 的键值对
N - Number，数字
T - Type，类型
String，Integer 等 - S,U,V etc.

元组（tuple）类库

同list可用于数据存储，包含多个数据。可同时存储不同类型的数据类型。

class TwoTuple<A,B>{
    public final A first;
    public final B second;
    public TwoTuple(A a, B b){
        first = a;
        second = b;
    }
    public String toString(){
        return "(" + first + "," + second +")";
    }
}

协变、逆变、不变

PECS：Producer-extends、Consumer-super

对于协变? extends T,只能get()，即作为生产者(Producer)
对于逆变? super T,只能set()，即作为消费者(Consumer)

可变性是一种类型安全的方式，将一个对象当做另一个对象来使用。若不能将一个类型替换为另一个类型，那么这个类型称之为：不变量。
协变与逆变是相互对立的

若某个返回类型可由其派生类替换，则此类型是支持协变的。（修饰返回值。把子类指向父类的关系）
若某个参数类型可由其基类替换，则此类型是支持逆变的。（修饰传入参数。把父类指向子类的关系）

怎么自定义泛型接口、泛型类？

当声明或者实例化一个泛型的对象时，必须指定类型参数的值：

1	Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

数组是协变的
泛型不是协变的
例：List不是List的父类型

泛型若是协变的会违反泛型提供的类型安全。
例：

List<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();
List<Number> numberList = new ArrayList<Number>();//invalid
numberList.add(new Float(3.14));
上面的代码就会让您把不是Integer的东西放进intList中

Just do IT Now.

Java-泛型