Java 泛型學習總結

前言

Java 5 添加了泛型，提供了編譯時類型安全檢測機制，該機制允許程序員在編譯時檢測到非法的類型。
泛型的本質是參數化類型，可以為以前處理通用對象的類和方法，指定具體的對象類型。聽起來有點抽象，所以我們將馬上看一些泛型用在集合上的例子：

泛型集合

先看一個沒有泛型的集合例子：

List list = new ArrayList();
list.add(new Integer(2));
list.add("a String");

因為 List 可以添加任何對象，所以從 List 中取出的對象時，因為不確定（List不記住元素類型）當時候保存進 List 的元素類型，這個對象的類型只能是 Object ，還必須由程序編寫者記住添加元素類型，然后取出時再進行強制類型轉換就，如下：

Integer integer = (Integer) list.get(0);
String string   = (String) list.get(1);

通常，我們只使用帶有單一類型元素的集合，並且不希望其他類型的對象被添加到集合中，例如，只有 Integer 的 List ，不希望將 String 對象放進集合，並且也不想自己記住元素類型，並且強制類型轉換還可能會出現錯誤。

使用 Generics（泛型）就可以設置集合的類型，以限制可以將哪種對象插入集合中。 這可以確保集合中的元素，都是同一種已知類型的，因此取出數據的時候就不必進行強制類型轉換了，下面是一個 String 類型的 List 的使用例子：

List<String> strings = new ArrayList<String>();
strings.add("a String");
String aString = strings.get(0);

以上這個 List 集合只能放入 String 對象，如果視圖放入別的對象那么編譯器會報錯，讓代碼編寫者必須進行處理，這就是額外的類型檢查。另外注意List 的 <> 尖括號里面只能是對象引用類型，不包括基本類型（可以使用對應包裝類代替）。

Java 泛型從 Java 7 開始，編譯器可以自動類型判斷，可以省略構造器中的泛型，下面是一個Java 7 泛型例子：

List<String> strings = new ArrayList<>();

這也叫做菱形語法（<>）， 在上面的示例中，實例化 ArrayList 的時候，編譯器根據前面 List 知道 new 的 ArrayList 泛型信息是 String。

foreach 循環可以很好地與泛型集合整合，如下：

List<String> strings = new ArrayList<>();

// 這里省略將 String 元素添加進集合的代碼...

for(String aString : strings){
  System.out.println(aString);
}

也可以使用泛型迭代器遍歷集合，如下：

List<String> list = new ArrayList<String>;

Iterator<String> iterator = list.iterator();

while(iterator.hasNext()){
  String aString = iterator.next();
}

注意，泛型類型檢查僅在編譯時存在。在運行時，可以使用反射或者其他方式使字符串集合插入其他對象，但一般不會這樣做。

當然泛型的用處不僅僅限於集合。

泛型類

從上面的內容中，我們已了解泛型的大概理念。
可以在自定義 Java 類上使用泛型，並不局限於 Java API 中的預定義類。定義泛型類只需要在類名后緊跟 尖括號，其中 T 是類型標識符，也可以是別的，比如 E 、V 等，如下例：

public class GenericFactory<T> {
    Class theClass = null;

    public GenericFactory(Class theClass) {
        this.theClass = theClass;
    }

    public T createInstance() throws Exception {
        return (T) this.theClass.newInstance();
    }
}

其中 Class.newInstance() 方法是反射知識的內容，這里只要知道此方法用於 theClass 類對象的創建就行。
是一個類型標記，表示這個泛型類在實例化時可以擁有的類型集。下面是一個例子：

GenericFactory<MyClass> factory = new GenericFactory<MyClass>(MyClass.class);
MyClass myClassInstance = factory.createInstance();

GenericFactory<SomeObject> factory1 = new GenericFactory<SomeObject>(SomeObject.class);
SomeObject someObjectInstance = factory1.createInstance();

使用泛型，我們就不必轉換從 factory.createInstance() 方法返回的對象，會自動返回 new GenericFactory 的 <> 尖括號中的類型對象。

泛型方法

一個泛型方法定義如下：

public static <T> T addAndReturn(T element, Collection<T> collection){
    collection.add(element);
    return element;
}

其中 T 是方法返回值， 放在方法返回值之前，是所有泛型方法必須有的類型參數聲明，表示這是一個泛型方法，如果沒有 只有 T ，那就不是泛型方法，而是泛型類的一個成員方法，就像上面泛型類定義的方法：

    public T createInstance() throws Exception { ... }

這不是一個泛型方法，而是 GenericFactory 泛型類的一個成員方法而已，泛型方法必須在方法返回值之前有似於 的標記。

注意在泛型方法中，參數有 2 個，第一個是 T 類型的參數，第二個是元素類型為 T 的 Collection 集合，編譯器會根據實際參數來推斷 T 為何種類型 ，如下這樣是完全可行的：

String stringElement = "stringElement";
List<Object> objectList = new ArrayList<Object>();

Object theElement = addAndReturn(stringElement, objectList);    

如上，第一個參數為 String 類型，第二個是 List