Java基础学习，泛型有什么用怎么用

只要了解了泛型的一般使用情况就能够解决多半的问题。所以，首先我们来了解一下什么是泛型、为什么要使用它以及应用方法。

什么是泛型？

试想一个简单的添加方法（method），如下：

long，float 或 double 类型并不能当作输入传给这个方法。

如果从该方法中抽象出数据类型，就可以得到一个新的方式，如下。

在这里，<T>是 泛型参数（也称为类型变量），和给某一方法声明的参数一样。

给 <Integer> 或 <Double> 传递的泛型参数的值，与方法参数相似，叫做类型参数。

现在考虑数据结构，简单起见，我们来想一想数组。我们能够创建一个任意类型的数组吗？不可以。我们只能创建一个整数数组、浮点数数组或者其他一种特定类型的数组。好了，忘掉所有编程语言里实现数组的方法，然后问一个问题：“我们是否可以从这个数据结构中抽象出一种数据类型？”

答案是肯定的。Java 中的 ArrayList 就是做这件事的一种类。通过 List = new ArrayList<>(); 就能创建一个字符串数组，当整数作为类型参数时，它就是整数数组，其他的也类似。

虽然我们用 ArrayList 作为例子，但由于其复杂性，我们不会讨论他们具体是怎么实现的。我们会借鉴一个盒子并思考怎么把这个盒子做出来，而这个盒子就是某个特定类型的通用框架（a Generic box from a Specific Typed box）。

思考以下代码，将一个字符串放进特定字符串框架（SpecifizedStringBox）对象中，然后以此获得一个字符串。

现在，如果从该对象中抽取其数据类型“Type”，就得到一个由以下代码代表的通用框架（GenericBox，也就是泛型），而该框架可以使用 String、Integer、Boolean 等任意数据类型。

所以，使用泛型，就是要从某个方法（method）或者类（class）中，抽象出一种适用于任意类型的通用方法／类。

为什么要用泛型？

简单点的答案就是，通过泛型抽象数据类型后，你的代码可以重复使用并且易于维护。

泛型应用在什么地方？

看起来似乎通过重构已有特定类型的方法或框架，就能应用泛型。在处理数据结构和原始数据类型时，似乎还挺容易，但是我们总会在各不相同的类中建立大量的数据类型。泛型编程模式（Generic Programming Paradigm）和 面向对象编程（OOP）混合在一起时，就很难决定是否要使用泛型。理解在哪里应用泛型，问题就解决了一半。

本文就将带你了解一些典型的泛型用例，包括其使用场景，也可以让你在遇到同类型问题时能够合理应用泛型。

Java 在 JDK 5.0 中引用泛型的目的在于：

1. 类型安全性（Type safety）：一旦使用类型参数后，在该方法或框架中就不存在其他的数据类型，同时也避免了类型转化的需求；

2. 通用编程及参数的多态性。

C++ 的模版编程能帮我们实现通用编程及参数的多态性，根据数据的类型（预定义或用户定义的）转化同样的算法模型，达到复用同一个代码或程序的目的。在 Java 中也可以使用类似的方法。

现在来看一下几个常用的泛型用例。

用例 1 : 泛型的第一级别用法是算法和数据类型

算法和数据结构并行，数据类型的微小变化可能会改变一个算法的复杂性。

数据结构中的数据有类型，用泛型将这种类型抽取出来，可以作为类型参数。而算法的输入参数也具有数据类型，同样，通过泛型可以将该类型从输入参数中抽象出来。因此，泛型适用于使用特定数据结构的任意一种算法。

不过事实上，泛型主要用于 Java 的集合 API。

如果你自己写数据结构，那么一定试试利用泛型。除了Java 的集合 API，你也会在 Guava、Apache Common Collection、FastUtils、JCtools 和 Eclipse Collection 里发现其他对泛型更好的应用。

用例 2 ：数值输入框或者单个元素的容器

具备可通用类型的数据结构，可以称之为泛型框架（Generics Boxes）。例如 ArrayList、LinkedList 等等这样的类就代表数据类型，同时为他们同类型的数据起着泛型框架的作用。

有时候，通用框架以单个元素而不是集合的形式出现。诸如 Map 映射中的输入 <K, V>，节点 <K , V>，数据对 <K, V>，以及其他代数数据类型，像是可选项 <T> , 选择 <U, V> 等等，它们只作为特定类型数据的依托（Holder）或封装器（wrapper）而已。

ThreadLocal 和 AtomicReference 在适用于并发访问算法的单元素容器中，是非常好的例子。

类似的用法有时合理，而有一些则不太适用。 一个盒子在早期确实可以容纳任何类型的物品，但现在会将其进行分类：这个盒子用来装玩具，而下一个盒子用来装笔，等等。

杯子是很好的例子，可以把它比做实时对象类型的依托物（Holder），它可以装茶、咖啡或者任何饮料。公交上可以坐男人和女人，如果让公交具备类型安全性且只允许女人上车，那么我们可以称之为女士公交。这种比喻可能有点欠妥，但它提出了商业用例，尤其是封装器或者依托物也具有应用泛型的可能。尝试询问业务的封装或依托是否有使用数据结构的倾向，如果有，那么使用泛型会更好。

用例类型 3 ：抽象类型的泛型工具方法

泛型算法不一定总是和特定的数据结构或算法绑定在一起。有时，基于实际应用的满意度，它还可以应用在大多数抽象数据结构组中。

在 Java 中就有该Collections工具类。

查看以下方法，了解什么方法能适用：

Collection Factories Methods, Empty/Singleton

• emptyList, emptyMap, emptySet

• singleton, singletonList, singletonMap

封装方法（Synchronized, UnModifiable, Checked Collection）：

• synchronizedCollection, synchronizedSet, synchronizedMap

• unmodifiableCollection, unmodifiableSet, unmodifiableList

• checkedCollection, checkedList, checkedSet

还有一些泛型方法，可归为四大类：

1. 更改列表中的元素顺序：reverse，rotate，shuffle，sort，swap；

2. 更改列表内容：copy, fill, replaceAll；

3. 在集合中寻找极值：最大值，最小值；

4. 在列表中查找特定值：binarySearch，indexOfSubList，lastIndexOfSubList。

由于他们适用于列表中的任意类型，这些都是可复用的功能。我们会发现，大多数集合都适用泛型方法。

用例类型 4 ：泛型方法用于类的分层并行结构中

Spring 框架中的 JpaRepository、CrudRepository 都已使用泛型构建，创建、更新、查找、查找所有、删除等等，是适用于所有实体的泛型方法。

需要给每个实体创建一个并行数据访问对象（DAO）类时，会出现类的分层并行结构（parallel hierarchy of classes）。 不过 DAO 模式并不是其出现的唯一情况。

如果为了提供更多可能的方法实例，我们可以通过将方法与对象解除联系的方式，来应用策略模式（Strategy Pattern）处理业务问题，这时类的分层并行结构就会出现。

每当我们添加一个新类，就会增加一个并行的测试用例。如果需要工厂，我们就添加一个并行工厂类。 类的分层并行结构出现在业务用例中。试想一辆新车，比如“大巴车”，把它添加到以下的车辆层级中时，可能还需要添加一个“大巴车司机”的类。

来看以下分层并行类和其泛型的例子：

用例类型 5 : 创建类型安全的异构容器

集合 <String> 是均质容器的一个示例，任何字符串以外的东西都不能放进该框架里。而集合 <Object> 是异构容器的一个例子，可以放入任意对象。集合 <Object> 便不是类型安全的，需要检查类型、进行转换，类似于原始类型的集合（原始类型是没有泛型类型参数的通用类型，它将对象视为默认的类型参数）。Java 没有为类型安全的异构容器提供第一级别的支持。

在集合 <String> 中，类型参数“String”被用作类型参数“T”，以确保类型安全。但是对于 Map<String, String>，它却有两个类型参数，通过之前Java 集合 API 的例子，通常泛型会限制每个容器类型参数的数量为一个定值。可以将类型参数设置在Map映射的键（key）上，而不是容器上，从而绕过这个限制。在建立类型安全的异构容器／Map映射时，利用类对象作为键。

像是 bean 容器，异常处理程序容器，或服务查找容器都是异构容器的示例，都可以使用泛型来进行类型安全化，方法既使用类对象作为键实现动态转换。

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