[科普中國]-java泛型

Java泛型是J2 SE1.5中引入的一個新特性，其本質(zhì)是參數(shù)化類型，也就是說所操作的數(shù)據(jù)類型被指定為一個參數(shù)（type parameter）這種參數(shù)類型可以用在類、接口和方法的創(chuàng)建中，分別稱為泛型類、泛型接口、泛型方法。1

提出背景Java集合（Collection）中元素的類型是多種多樣的。例如，有些集合中的元素是Byte類型的，而有些則可能是String類型的，等等。Java允許程序員構(gòu)建一個元素類型為Object的Collection，其中的元素可以是任何類型在Java SE 1.5之前，沒有泛型（Generics）的情況下，通過對類型Object的引用來實現(xiàn)參數(shù)的“任意化”，“任意化”帶來的缺點是要作顯式的強制類型轉(zhuǎn)換，而這種轉(zhuǎn)換是要求開發(fā)者對實際參數(shù)類型可以在預(yù)知的情況下進行的。對于強制類型轉(zhuǎn)換錯誤的情況，編譯器可能不提示錯誤，在運行的時候才出現(xiàn)異常，這是一個安全隱患。因此，為了解決這一問題，J2SE 1.5引入泛型也是自然而然的了。1

發(fā)展概況Sun JDK的泛型發(fā)展要從1.3版本說起，他配合GJ，正式進入泛型殿堂。GJ是“Generic Java”的縮寫，是一個支援泛型的Java編譯器補充件，是Java泛型技術(shù)的先驅(qū)。隨后，泛型議題正式成為JSR#14，其技術(shù)基礎(chǔ)便是源自GJ。JDK1.4搭配JSR14提供的外掛附件，使泛型技術(shù)在Java世界成為眾所矚目的焦點。

2004年夏天，Sun公司發(fā)布了Java編程語言的重大修改版。該版本代號取名為“Tiger”，官方名稱為JDK1.5。JDK1.5相對于JDK1.3至JDK 1.4之間變化幅度大很多，它將在運行時性能（runtime performance）、可擴縮性（scalability）、易管理性（manageability）和監(jiān)控（monitoring）方面有較大加強；此外，還增加了許多激動人心的新的語言特性。泛型就是其中之一。JDK 1.5內(nèi)建泛型特征，不僅編譯器不再需要任何外力（外掛附件）的幫助，整個Java標(biāo)準(zhǔn)程式庫也被翻新，許多角落針對泛型做了改寫。2

作用**第一是泛化。**可以用T代表任意類型Java語言中引入泛型是一個較大的功能增強不僅語言、類型系統(tǒng)和編譯器有了較大的變化，以支持泛型，而且類庫也進行了大翻修，所以許多重要的類，比如集合框架，都已經(jīng)成為泛型化的了，這帶來了很多好處。

**第二是類型安全。**泛型的一個主要目標(biāo)就是提高ava程序的類型安全，使用泛型可以使編譯器知道變量的類型限制，進而可以在更高程度上驗證類型假設(shè)。如果不用泛型，則必須使用強制類型轉(zhuǎn)換，而強制類型轉(zhuǎn)換不安全，在運行期可能發(fā)生ClassCast Exception異常，如果使用泛型，則會在編譯期就能發(fā)現(xiàn)該錯誤。

**第三是消除強制類型轉(zhuǎn)換。**泛型可以消除源代碼中的許多強制類型轉(zhuǎn)換，這樣可以使代碼更加可讀，并減少出錯的機會。

**第四是向后兼容。**支持泛型的Java編譯器（例如JDK1.5中的Javac）可以用來編譯經(jīng)過泛型擴充的Java程序（Generics Java程序），但是現(xiàn)有的沒有使用泛型擴充的Java程序仍然可以用這些編譯器來編譯。1

泛型使用1、泛型類和泛型接口

如果定義的一個類或接口有一個或多個類型變量，則可以使用泛型。泛型類型變量由尖括號界定，放在類或接口名的后面，下面定義尖括號中的T稱為類型變量。意味著一個變量將被一個類型替代替代類型變量的值將被當(dāng)作參數(shù)或返回類型。對于List接口來說，當(dāng)一個實例被創(chuàng)建以后，T將被當(dāng)作一個函數(shù)的參數(shù)下面分別是泛型類、泛型接口的定義：

public class Gen{/泛型類……}public interface List extends Collection{//泛型接口……}2、泛型方法

是否擁有泛型方法，與其所在的類是否泛型無關(guān)。

要定義泛型方法，只需將泛型參數(shù)列表置于返回值前。

如：

public class ExampleA{ public voidf（Tx）{ System.out.println（x.getClass（）.get Name（））； } publiec static void main（String args[ ]）{ ExampleA ea= new ExampleA（）； ea-f（""）； ea.f（10）； ea.f（a）； ea.f（ea）； }}使用泛型方法時，不必指明參數(shù)類型，編譯器會自己找出具體的類型。泛型方法除了定義不同，調(diào)用就像普通方法一樣。需要注意，一個static方法，無法訪問泛型類的類型參數(shù)，所以，若要static方法需要使用泛型能力，必須使其成為泛型方法。1

優(yōu)點Java語言中引入泛型是一個較大的功能增強。不僅語言、類型系統(tǒng)和編譯器有了較大的變化，以支持泛型，而且類庫也進行了很大的改動，許多重要的類，比如集合框架，都已經(jīng)成為泛型化的了。這帶來了很多好處：

1、類型安全

泛型的主要目標(biāo)是提高Java程序的類型安全。通過知道使用泛型定義的變量的類型限制，編譯器可以在非常高的層次上驗證類型假設(shè)。沒有泛型，這些假設(shè)就只存在于系統(tǒng)開發(fā)人員的頭腦中。

通過在變量聲明中捕獲這一附加的類型信息，泛型允許編譯器實施這些附加的類型約束。類型錯誤現(xiàn)在就可以在編譯時被捕獲了，而不是在運行時當(dāng)作ClassCastException展示出來。將類型檢查從運行時挪到編譯時有助于Java開發(fā)人員更早、更容易地找到錯誤，并可提高程序的可靠性。

2、消除強制類型轉(zhuǎn)換

泛型的一個附帶好處是，消除源代碼中的許多強制類型轉(zhuǎn)換。這使得代碼更加可讀，并且減少了出錯機會。盡管減少強制類型轉(zhuǎn)換可以提高使用泛型類的代碼的累贊程度，但是聲明泛型變量時卻會帶來相應(yīng)的累贊程度。在簡單的程序中使用一次泛型變量不會降低代碼累贊程度。但是對于多次使用泛型變量的大型程序來說，則可以累積起來降低累贊程度。所以泛型消除了強制類型轉(zhuǎn)換之后，會使得代碼加清晰和筒潔。

3、更高的運行效率

在非泛型編程中，將筒單類型作為Object傳遞時會引起B(yǎng)oxing（裝箱）和Unboxing（拆箱）操作，這兩個過程都是具有很大開銷的。引入泛型后，就不必進行Boxing和Unboxing操作了，所以運行效率相對較高，特別在對集合操作非常頻繁的系統(tǒng)中，這個特點帶來的性能提升更加明顯。

4、潛在的性能收益

泛型為較大的優(yōu)化帶來可能。在泛型的初始實現(xiàn)中，編譯器將強制類型轉(zhuǎn)換（沒有泛型的話，Java系統(tǒng)開發(fā)人員會指定這些強制類型轉(zhuǎn)換）插入生成的字節(jié)碼中。但是更多類型信息可用于編譯器這一事實，為未來版本的JVM的優(yōu)化帶來可能。3

使用注意事項使用ava泛型應(yīng)該注意如下幾點：

①在定義一個泛型類時，在“”之間定義形式類型參數(shù)，例如：“class TestGen”，其中“K”，“V”不代表值，而是表示類型。

②實例化泛型對象時，一定要在類名后面指定類型參數(shù)的值（類型），一共要有兩次書寫。

③泛型中并不代表繼承，它是類型范圍限制。

④使用泛型時，泛型類型必須為引用數(shù)據(jù)類型，不能為基本數(shù)據(jù)類型，Java中的普通方法，構(gòu)造方法，靜態(tài)方法中都可以使用泛型，方法使用泛型之前必須先對泛型進行聲明，可以使用任意字母，一般都要大寫。

⑤不可以用一個本地類型（如int float）來替換泛型。

⑥運行時類型檢查，不同類型的泛型類是等價的（Pair與Pair是屬于同一個類型Pair），這一點要特別注意，即如果obj instance of Pai == true的話，并不代表objget First()的返回值是一個String類型。

⑦泛型類不可以繼承Exception類，即泛型類不可以作為異常被拋出。

⑧不可以定義泛型數(shù)組。

⑨不可以用泛型構(gòu)造對象，即：first = new T()；是錯誤的。

⑩在static方法中不可以使用泛型，泛型變量也不可以用static關(guān)鍵字來修飾

?不要在泛型類中定義equals（Tx）這類方法，因為Object類中也有equals方法，當(dāng)泛型類被擦除后，這兩個方法會沖突。

?根據(jù)同一個泛型類衍生出來的多個類之間沒有任何關(guān)系，不可以互相賦值。

?若某個泛型類還有同名的非泛型類，不要混合使用，堅持使用泛型類。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

徐恒山 - 博士 - 西北農(nóng)林科技大學(xué)