一、什么是泛型

一般的类和方法，只能使用具体的类型: 要么是基本类型，要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的代码，这种刻板的限制对代码的束缚就会很大。

泛型是在JDK1.5引入的新的语法，通俗的讲，泛型就是适用于许多类型。从代码上讲，就是对类型实现了参数化。

二、引出泛型

实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值？

思路：1. 我们以前学过的数组，只能存放指定类型的元素，例如：

int[] array = new int[10]; //只能存放int型元素
String[] strs = new String[10];//只能存放String型元素

2. 所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object? 代码示例：

package com.code.base.example17;

class MyArray {
    public Object[] array = new Object[10];
 
    public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
 
    public void setVal(int pos,int val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}

public class TestDemo {
 
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,"hello");//字符串也可以存放
        String ret = myArray.getPos(1);//取元素时，编译报错
        System.out.println(ret);
    }
}

以上代码实现后发现问题:

• 我们的数组由于类型 是 Object 的类，所以任何类型数据都可以存放；
• 数据取出使用时必须进行强制类型转换。

所以，泛型的主要目的：就是指定当前的容器，要持有什么类型的对象。让编译器去做检查。此时，就需要把类型，作为参数传递。需要什么类型，就传入什么类型。

2.1 语法

语法1：

class 泛型类名称<类型形参列表> {
    // 这里可以使用类型参数
}
 
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> {
 
}

语法2：

class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {
    // 这里可以使用类型参数
}
 
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {
    // 可以只使用部分类型参数
}

上述代码进行改写如下：

package com.code.chain.example18;

class MyArray<T> {
 
    public T[] array = (T[])new Object[10];
    //类名后的 <T> 代表占位符，表示当前类是一个泛型类
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
 
}
 
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>(); 
        //类型后加入 <Integer> 指定当前类型 
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,12);
        int ret = myArray.getPos(1);//不需要进行强制类型转换
        System.out.println(ret);
        myArray.setVal(2,"bit");
        //编译报错，因为类当前的类型为Integer，编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查。
    }
}

了解： 【规范】类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：

• E 表示 Element
• K 表示 Key
• V 表示 Value
• N 表示 Number
• T 表示 Type
• S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

泛型初步结论:

• 1、类名后的 代表占位符，表示当前类时一个泛型类。
• 2、泛型类型的数数组，不能new/实例化。
• 3、基本数据类型，不能作为泛型类型的参数。要封装类。
• 4、类型后加入<数据类类型>，该类型只能处理 规定的数据类型。
• 5、编译的时候，自动进行类型的检查
• 6、取出数据的时候，不需要类型转换。

泛型的主要目的： 就是指定当前的“容器”，要持有什么类型的对象。让编译器去做检查。 此时，就把需要类型，作为参数传递。要什么类型，就传入什么类型。 以此达到灵活使用，却不会乱套的地步。

三、泛型类的使用

3.1 语法

• 泛型类<类型实参> 变量名; // 定义一个泛型类引用
• new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象

3.2 示例

MyArray <Integer> list = new MyArray <Integer> ();
注意：泛型只能接受类类型，所有的基本数据类型必须使用包装类！

3.3 类型推导(Type Inference)

当编译器可以根据上下文推导出类型实参时，可以省略类型实参的填写

MyArray<Integer> list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 Integer

四、泛型的上界

在定义泛型类时，有时需要对传入的类型变量做一定的约束，可以通过类型边界来约束。

泛型只有上界，没有下界。另外，当泛型类没有指定边界时（class 泛型类名），默认是Object。

4.1 语法

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
    ...
}

4.2 示例

public class MyArray<E extends Number> {
    ...
}

//只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参（E 可以是 Number 或者 Number的子类）
MyArray<Integer> l1; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型
MyArray<String> l2; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型
 
error: type argument String is not within bounds of type-variable E
MyArrayList<String> l2;
^
where E is a type-variable:
E extends Number declared in class MyArrayList

了解： 没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

4.3 复杂示例

public class MyArray<E extends Comparable<E>> {
    ...
}

//E必须是实现了Comparable接口

五、泛型方法

5.1 定义语法

方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { 
    ... 
}

5.2 示例

public class Util {
    //静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数
    public static <E> void swap(E[] array, int i, int j) {
        E t = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = t;
    }
}

5.3 使用示例-可以类型推导

Integer[] a = { ... };
swap(a, 0, 9);
String[] b = { ... };
swap(b, 0, 9);

5.4 使用示例-不使用类型推导

Integer[] a = { ... };
Util.<Integer>swap(a, 0, 9);
String[] b = { ... };
Util.<String>swap(b, 0, 9); 

六、通配符

? 用于在泛型的使用，即为通配符。

通配符解决什么问题 通配符是用来解决泛型无法协变的问题。

协变 指的就是如果 Student 是 Person 的子类，那么List 也应该是 List的子类。 但是泛型是不支持这样父子类关系的。

• 1、泛型 T 是指定的类型，一旦你传给了我就定下了。而通配符则更为灵活或者说是不确定，更多的是用于扩充参数的范围。
• 2、或者我们可以这样理解：泛型 T 就是一个变量，等着你将来传给它一个具体的类型；而通配符则是一种规定：规定你只传某一个范围的参数类型。【比如说整形 short、int 都是整形范围里的类型】

实例：假设现有一个 list，输出list当中的数据 泛型指定了某种类型，也就是说：类型参数 T 一定是将来指定的一个泛型参数。

public static<T> void printList1(ArrayList<T> list) {
   for (T x:list) {
     System.out.println(x);
   }
}

• //代码2中使用了通配符，和代码1相比，此时传入printList2的数据类型；
• //具体是什么数据类型，我们是不清楚的。这就是通配符；
• // 这也是为什么 foreach 循环中，x 是 Object 类型，就是因为不确定数据类型。

public static void printList2(ArrayList<?> list) {
  for (Object x:list) {
    System.out.println(x);
  }
}

从效果上来看：两者效果是一样的。 唯一的区别即使程序上的区别，print1 的T 一定是指定了某种数据类型的。接收还是用 T 去接收。 而 print2 使用了通配符 ？，指定了一个类型范围，虽然扩充了参数的范围，但同时也意味着无法 确定具体类型，所以使用 Object 去接收读取的数据。

通配符上界

语法

<? extends 上界>
<? extends Number>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类
// 可以传入类型实参是 Number 子类的任意类型的 MyArrayList
public static void printAll(MyArrayList<? extends Number> list) {
...
} 
// 以下调用都是正确的
printAll(new MyArrayList<Integer>());
printAll(new MyArrayList<Double>());
printAll(new MyArrayList<Number>());
// 以下调用是编译错误的
printAll(new MyArrayList<String>());
printAll(new MyArrayList<Object>());

示例：

• Animal
• Cat extends Animal
• Dog extends Anima
• Cat 和 Dog 都继承了 Animal，也就是说 Animal 是 Cat 和 Dog 的 父类，即 Cat 和 Dog是 Animal的子类。

打印一个存储了Animal 或者 Animal 子类的 list

public static void print(List<Animal> list) {
}

但是这样写不可以解决这个问题，因为 print 的 参数类型是 List list,就不能接收 List list。. 因为 List 是一个泛型，根据前面所讲 Cat 和 Dog 跟 泛型的父类 是不构成父子关系的。 所以说 通配符的出现就是为解决这一类的问题（协变类型：父子类关系）。

public static <T extends Animal> void print2(List<T> list) {
  for (T animal : list) {
    System.out.println(animal);
  }
}

此时T类型是Animal的子类或者自己。该方法可以实现. 因为 我们通过 extends Animal 确保了 T 是 Animal 的 子类，或者本身。 这里是 泛型上界

public static void print3(List<? extends Animal> list) {
   for (Animal ani : list) {
     System.out.println(ani);//调用谁的toString 方法？
   }
}

这方法比上一个方法更好。 通过利用 通配符的上界，将 类型参数 限制为 Animal 或者 Animal 的子类。 所以 在 foreach 循环，我们可以是使用 Animal 来接收 读取的数据。 也就是 只是 传入 Cat 或者 Dog 都是可以的。 但是输出的时候，存入的如果是Cat ，那么输出的时候就会调用 Cat 的 toString 方法、 同理：Dog 的话，那么sout的时候就会调用 Dog 的toString 方法。 Animal 就调用 Animal 的 toString 方法。 注意！如果没有 在 通配符后面添加上界，那么foreach就需要使用 Object 类型去接收。

三个代码的区别

• 1、对于实现泛型的 print2 方法， 对 T 进行了限制，只能是Animal 或者Animal 的子类（泛型上界），当传入Cat时，类型也就定下来了，就是Cat。
• 2、对于通配符实现的print3方法，首先不用在static后面使用尖括号，其次相当于对Animal 进行了规定，允许你传入animal的子类。具体哪个子类，此时并不清楚。 【比如：传入了Cat，实际上声明的类型是 Animal，使用多态才能调用Cat的toString方法】

通配符的上界 - 父子类关系

// 需要使用通配符来确定父子类型
MyArrayList<? extends Number> 是 MyArrayList <Integer>或者 MyArrayList<Double>的父类类型
MyArrayList<?> 是 MyArrayList<? extends Number> 的父类型
对于 MyArrayList<? extends Number>，我们只能传入 Number 或者 Number的子类。
而 后面的 MyArrayList 或者 MyArrayList中的 和 ，但是属于<? extends Number>的子类。
即：MyArrayList<? extends Number> 是 MyArrayList 或者 MyArrayList的父类类型

• 对于 MyArrayList<?> ，<?> 就相同与 Object了，Objet 是所有类的父类。
• 那么，MyArrayList<? extends Number>中的 <? extends Number> 就是 它的子类了。 即：MyArrayList<?> 是 MyArrayList<? extends Number> 的父类型

通配符的上界 - 特点 对于这个代码，我们思考：是否可以对这个List 进行写入？

答案是不可以！【具体原因注释写很清楚】 但是请记住： 通配符的上界 适合读取数据，不适合输入数据。’

通配符的下界 语法：

<? super 下界>
<? super Integer>//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型
注意！通配符有下界，但是泛型没有下界。
通配符的上界 与 下界的区别 就在于 extends + (上界) 与 super + (下界)
xtends + (上界) : 传参的类型只能是 上界，或者 上界的子类。
super + (下界)：传参的类型只能是 下界，或者 下界的父类。

// 可以传入类型实参是 Integer 父类的任意类型的 MyArrayList
public static void printAll(MyArrayList<? super Integer> list) {
...
}
 // 以下调用都是正确的
printAll(new MyArrayList<Integer>());
printAll(new MyArrayList<Number>());
printAll(new MyArrayList<Object>());
// 以下调用是编译错误的
printAll(new MyArrayList<String>());
printAll(new MyArrayList<Double>()); 

//测试：通配符?的使用

package com.code.base.example18;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main {
    class Father{

    }
    class Son extends Father {

    }
    public void test1() {
        List<?> list = null;
        List<Object> list1 = new ArrayList<>();
        List<String> list2 = new ArrayList<>();
        list = list1;
        list = list2;
        method(list1);
        method(list2);
    }
    public void method(List<?> list) {
        for (Object obj : list) {
            System.out.println(obj);
        }
        //list.add("AA");//错误的
    }
    //测试：通配符?的读写数据的特点

    public void test2() {
        List<?> list = null;
        List<String> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add("AA");
        list = list1;
        //读取数据(以集合为例说明)
        Object obj = list.get(0);
        System.out.println(obj);
        //list.add("BB");//写入数据(以集合为例说明)//写入数据，操作失败。
        //特例:可以将null写入集合中。
        list.add(null);
    }
    //有限制条件的通配符的使用:? extends Father。范围(无穷小,Father]

    public void test3(){
        List<? extends Father> list = null;
        List<Object> list1 = null;
        List<Father> list2 = null;
        List<Son> list3 = null;
        //list = list1;//编译错误，?不包括这个范围
        list = list2;
        list = list3;
    }
    //针对于? extends A的读写

    public void test3_1() {
        List<? extends Father> list = null;
        List<Father> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(new Father());
        list = list1;
        //读取数据:可以的Father father = list.get(0);
        //写入数据:
        list.add(null);
        //list.add(new Father());
        //list.add(new Son());//编译错误，还可能是更小的
    }
    //有限制条件的通配符的使用:? super Father。范围[Father,无穷大)

    public void test4() {
        List<? super Father> list = null;
        List <Object > list1 = null;
        List<Father> list2 = null;
        List<Son> list3 = null;
        list = list1;
        list = list2;
        //list = list3;//不包括这个范围
    }

    public void test4_1() {
        List<? super Father> list = null;
        List<Father> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(new Father());
        list = list1;
        //读取数据:可以的
        Object obj = list.get(0);
        //写入数据:
        list.add(null);
        //list.add(new Object());
        list.add(new Father());//多态的特性，小的可以添加给大的
        list.add(new Son());
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Main main = new Main();
        main.test1();
        main.test2();
        main.test3();
        main.test3_1();
        main.test4();
        main.test4_1();
    }
}

- [Java 泛型详解](https://www.cnblogs.com/Blue-Keroro/p/8875898.html)
- [10 道 Java 泛型面试题](https://cloud.tencent.com/developer/article/1033693)