1         直觀印象

在JDK1.5之前的版本中，對(duì)于一個(gè)Collection類(lèi)庫(kù)中的容器類(lèi)實(shí)例，可將任意類(lèi)型

對(duì)象加入其中（都被當(dāng)作Object實(shí)例看待）；從容器中取出的對(duì)象也只是一個(gè)Object實(shí)例，需要將其強(qiáng)制轉(zhuǎn)型為期待的類(lèi)型，這種強(qiáng)制轉(zhuǎn)型的運(yùn)行時(shí)正確性由程序員自行保證。

例如以下代碼片斷：

List intList = new ArrayList(); //創(chuàng)建一個(gè)List，準(zhǔn)備存放一些Integer實(shí)例 intList.add(new Integer(0)); intList.add(“1”); //不小心加入了一個(gè)字符串；但在編譯和運(yùn)行時(shí)都不報(bào)錯(cuò)，只有仔細(xì)的代碼走                        //才能揪出 Integer i0 = (Integer)intList.get(0); Integer i1 = (Integer)intList.get(1); //編譯通過(guò)，直到運(yùn)行時(shí)才拋ClassCastException

而在JDK1.5中，可以創(chuàng)建一個(gè)明確只能存放某種特定類(lèi)型對(duì)象的容器類(lèi)實(shí)例，例如如下代碼：

List<Integer> intList = new ArrayList<Integer>(); //intList為存放Integer實(shí)例的List intList.add(new Integer(0)); Integer i0 = intList.get(0); //無(wú)需(Integer)強(qiáng)制轉(zhuǎn)型；List<Integer>的get()返回的就是Integer類(lèi)                                     //型對(duì)象 intList.add(“1”); //編譯不通過(guò)，因?yàn)?/span>List<Integer>的add()方法只接受Integer類(lèi)型的參數(shù)

       “List<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();”就是最簡(jiǎn)單且最常用的Generic應(yīng)用；顯然，運(yùn)用Generic后的代碼更具可讀性和健壯性。

2         Generic類(lèi)

JDK1.5中Collection類(lèi)庫(kù)的大部分類(lèi)都被改進(jìn)為Generic類(lèi)。以下是從JDK1.5源碼中

截取的關(guān)于List和Iterator接口定義的代碼片斷：

public interface List<E> {        void add(E x);        Iterator<E> iterator; } public interface Iterator<E> {        E next();        boolean hasNext(); }

以List為例，“public interface List<E>”中的E是List的類(lèi)型參數(shù)，用戶在使用List

時(shí)可為類(lèi)型參數(shù)指定一個(gè)確定類(lèi)型值（如List<Integer>）。類(lèi)型值為Java編譯器所用，確保用戶代碼類(lèi)型安全。例如，編譯器知道List<Integer>的add()方法只接受Integer類(lèi)型的參數(shù)，因此如果你在代碼中將一個(gè)字符串傳入add()將導(dǎo)致編譯錯(cuò)誤；編譯器知道Iterator<Integer>的next()方法返回一個(gè)Integer的實(shí)例，你在代碼中也就無(wú)需對(duì)返回結(jié)果進(jìn)行(Integer)強(qiáng)制轉(zhuǎn)型。代碼檢驗(yàn)通過(guò)（語(yǔ)法正確且不會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)類(lèi)型安全問(wèn)題）后，編譯器對(duì)現(xiàn)有代碼有一個(gè)轉(zhuǎn)換工作。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是去除代碼中的類(lèi)型值信息，在必要處添加轉(zhuǎn)型代碼。例如如下代碼：

public String demo() {        List<String> strList = new ArrayList<String>();        strList.add(“Hello!”);        return strList.get(0); }

編譯器在檢驗(yàn)通過(guò)后，將其轉(zhuǎn)換為：

public String demo() {        List strList = new ArrayList(); //去除類(lèi)型值<String>        strList.add(“Hello!”);        return (String)strList.get(0);  //添加轉(zhuǎn)型動(dòng)作代碼(String) }

       可見(jiàn)，類(lèi)型值信息只為Java編譯器在編譯時(shí)所用，確保代碼無(wú)類(lèi)型安全問(wèn)題；驗(yàn)證通過(guò)之后，即被去除。對(duì)于JVM而言，只有如JDK1.5之前版本一樣的List，并無(wú)List<Integer>和List<String>之分。這也就是Java Generics實(shí)現(xiàn)中關(guān)鍵技術(shù)Erasure的基本思想。以下代碼在控制臺(tái)輸出的就是“true”。

List<String> strList = new ArrayList<String>(); List<Integer> intList = new ArrayList<Integer>(); System.out.println(strList.getClass() == intList.getClass());

       可以將Generic理解為：為提高Java代碼類(lèi)型安全性（在編譯時(shí)確保，而非等到運(yùn)行時(shí)才暴露），Java代碼與Java編譯器之間新增的一種約定規(guī)范。Java編譯器在編譯結(jié)果*.class文件中供JVM讀取的部分里沒(méi)有保留Generic的任何信息；JVM看不到Generic的存在。

       對(duì)于Generic類(lèi)（設(shè)為GenericClass）的類(lèi)型參數(shù)（設(shè)為T）：

1)        由于對(duì)于JVM而言，只有一個(gè)GenericClass類(lèi)，所以GenericClass類(lèi)的靜態(tài)字段和靜態(tài)方法的定義中不能使用T。T只能出現(xiàn)在GenericClass的非靜態(tài)字段或非靜態(tài)方法中。也即T是與GenericClass的實(shí)例相關(guān)的信息；

2)        T只在編譯時(shí)被編譯器理解，因此也就不能與運(yùn)行時(shí)被JVM理解并執(zhí)行其代表的操作的操作符（如instanceof 和new）聯(lián)用。

class GenericClass<T> {     T t1;     public void method1(T t){        t1 = new T(); //編譯錯(cuò)誤，T不能與new聯(lián)用        if (t1 instanceof T) {}; //編譯錯(cuò)誤，T不能與instanceof聯(lián)用     };     static T t2; //編譯錯(cuò)誤，靜態(tài)字段不能使用T     public static void method2(T t){};//編譯錯(cuò)誤，靜態(tài)方法不能使用T }

       Generic類(lèi)可以有多個(gè)類(lèi)型參數(shù)，且類(lèi)型參數(shù)命名一般為大寫(xiě)單字符。例如Collection類(lèi)庫(kù)中的Map聲明為：

public interface Map<K,V> {        ……; }

3         Generic類(lèi)和原（Raw）類(lèi)

對(duì)每一個(gè)Generic類(lèi)，用戶在使用時(shí)可以不指定類(lèi)型參數(shù)。例如，對(duì)于List<E>，用戶

可以以“List<String> list;”方式使用，也可以以“List list;”方式使用。“List<String>”被稱為參數(shù)化的Generic類(lèi)（類(lèi)型參數(shù)被賦值），而“List”稱為原類(lèi)。原類(lèi)List的使用方式和效果與JDK1.5之前版本List的一樣；使用原類(lèi)也就失去了Generic帶來(lái)的可讀性和健壯性的增強(qiáng)。

       允許原類(lèi)使用方式的存在顯然是為了代碼的向前兼容：即JDK1.5之前的代碼在JDK1.5下仍然編譯通過(guò)且正常運(yùn)行。

       當(dāng)你在JDK1.5中使用原類(lèi)并向原類(lèi)實(shí)例中添加對(duì)象時(shí)，編譯器會(huì)產(chǎn)生警告，因?yàn)樗鼰o(wú)法保證待添加對(duì)象類(lèi)型的正確性。編譯通過(guò)是為了保證代碼向前兼容，產(chǎn)生警告是提醒潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

public void test () {     List list = new ArrayList();     list.add("tt");//JDK1.5編譯器對(duì)此行產(chǎn)生警告 }

4         Generic類(lèi)和子類(lèi)

List<String> ls = new ArrayList<String>(); List<Object> lo = ls; //編譯錯(cuò)誤：Type mismatch: cannot convert from List<Dummy> to                                                             //List<Object>

以上第二行代碼導(dǎo)致的編譯錯(cuò)誤“Type mismatch: cannot convert from List<Dummy> to

List<Object>”是不是有點(diǎn)出人意料？直觀上看，就像String是Object的子類(lèi)，因此‘Object o = “String”’合法一樣，存放String的List是存放Object的List的子類(lèi)，因此第二行應(yīng)該是合法的。反過(guò)來(lái)分析，如果第二行是合法的，那么如下會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)異常的代碼也是合法的：

lo.add(new Object); //會(huì)導(dǎo)致在ls中添加了非String對(duì)象 String s = ls.get(0); //ls.get(0)返回的實(shí)際上只是一個(gè)Object實(shí)例，會(huì)導(dǎo)致ClassCastException

       編譯器顯然不允許此種情形發(fā)生，因此不允許“List<Object> lo = ls”編譯通過(guò)。

       因此，直觀上的“存放String的List是存放Object的List的子類(lèi)”是錯(cuò)誤的。更一般的說(shuō)，設(shè)Foo是Bar的子類(lèi)，G是Generic類(lèi)型聲明，G<Foo>不是G<Bar>的子類(lèi)。

5         參數(shù)化的Generic類(lèi)和數(shù)組

我們知道，如果T是S的子類(lèi)，則T[]也是S[]的子類(lèi)。因此，如下代碼編譯通過(guò)，只

在運(yùn)行時(shí)于第三行代碼處拋ArrayStoreException。

String[] words = new String[10]; Object[] objects = words; Objects[0] = new Object(); //編譯通過(guò)，但運(yùn)行時(shí)會(huì)拋ArrayStoreException

再分析如下代碼：

List<String>[] wordLists = new ArrayList<String>[10]; ArrayList<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>(); integerList.add(123); Object[] objects = wordLists; objects[0] = integerList;//運(yùn)行時(shí)不出錯(cuò)，因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)ArrayList<String>和ArrayList<Integer>都                                  //為ArrayList String s = wordlists[0].get(0); //編譯通過(guò)，運(yùn)行時(shí)拋ClassCastException

       就出現(xiàn)了“正確使用了Generic，但在運(yùn)行時(shí)仍然出現(xiàn)ClassCastException”的情形。顯然Java編譯器不允許此種情形的發(fā)生。事實(shí)上，以上代碼的第一行“List<String>[] wordLists = new ArrayList<String>[10];”就是編譯不通過(guò)的，也就不存在接下來(lái)的代碼。

更一般地說(shuō)，不能創(chuàng)建參數(shù)化的Generic類(lèi)的數(shù)組。

6         類(lèi)型參數(shù)通配符?

由“Generic類(lèi)和子類(lèi)”節(jié)知，Collection<Object>不是存放其它類(lèi)型對(duì)象的Collection（例

如Collection<String>）的基類(lèi)（抽象），那么如何表示任一種參數(shù)化的Collection的呢？使用Collection<?>。？即代表任一類(lèi)型參數(shù)值。例如，我們可以很容易寫(xiě)出下面的通用函數(shù)printCollection()：

public static void printCollection(Collection<?> c) {     //如此遍歷Collection的簡(jiǎn)潔方式也是JDK1.5新引入的        for (Object o : c) {               System.out.println(o);     } }

       這樣，既可以將Collection<String>的實(shí)例，也可以將Collection<Integer>的實(shí)例作為參數(shù)調(diào)用printCollection()方法。

       然而，要注意一點(diǎn)，你不能往Collection<?>容器實(shí)例中加入任何非null元素，例如如下代碼的第三行編譯不通過(guò)：

public static void testAdd(Collection<?> c) {        c.add(null);  //編譯通過(guò)        c.add(“test”); //編譯錯(cuò)誤 }

       很好理解：c中要存放的對(duì)象的具體類(lèi)型不確定，編譯器無(wú)法驗(yàn)證待添加對(duì)象類(lèi)型的正確性，因此不能加入對(duì)象實(shí)例；而null可以看作是任一個(gè)類(lèi)的實(shí)例，因而允許加入。

       另外，盡管c中要存放的對(duì)象的類(lèi)型不確定，但我們知道任何類(lèi)都是Object子類(lèi)，因此從c中取出的對(duì)象都統(tǒng)一作為Object實(shí)例。

       更進(jìn)一步，如果BaseClass代表某個(gè)可被繼承的類(lèi)的類(lèi)名，那么Collection<? extends BaseClass>代表類(lèi)型參數(shù)值為BaseClass或BaseClass某個(gè)子類(lèi)的任一參數(shù)化Collection。對(duì)于Collection<? extends BaseClass>的實(shí)例c，因?yàn)?/span>c中要存放的對(duì)象具體類(lèi)型不確定，不能往其加入非null對(duì)象，但從c中取出的對(duì)象都統(tǒng)一作為BaseClass實(shí)例。事實(shí)上，你可以把Collection<?>看作Collection<? extends Object>的簡(jiǎn)潔形式。

       另一種情形：如果SubClass代表任一個(gè)類(lèi)的類(lèi)名，那么Collection<? super SubClass>代表類(lèi)型參數(shù)值為SubClass或SubClass某個(gè)祖先類(lèi)的任一參數(shù)化Collection。對(duì)于Collection<? super SubClass>的實(shí)例c，你可以將SubClass實(shí)例加入其中，但從中取出的對(duì)象都是Object實(shí)例。

7         Generic方法

我們可以定義Generic類(lèi)，同樣可以定義Generic方法，即將方法的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)的類(lèi)型參數(shù)化，如代碼：

public static <T> void fromArrayToCollection(T[] a, Collection<T> c) {        for (T o : a) {            c.add(o); //合法。注意與Collection<?>的區(qū)別     } }