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：
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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
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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：
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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)
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“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：
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public interface List<E> {
void add(E x);
Iterator<E> iterator;
}
public interface Iterator<E> {
E next();
boolean hasNext();
}
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以List為例，“public interface List<E>”中的E是List的類(lèi)型參數(shù)，用戶(hù)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(hù)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：
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public String demo() {
List<String> strList = new ArrayList<String>();
strList.add(“Hello!”);
return strList.get(0);
}
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編譯器在檢驗(yàn)通過(guò)后，將其轉(zhuǎn)換為：
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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)
}
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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”。
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List<String> strList = new ArrayList<String>();
List<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();
System.out.println(strList.getClass() == intList.getClass());
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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。
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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
}
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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：
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public interface Map<K,V> {
……;
}
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3 Generic類(lèi)和原（Raw）類(lèi)
對(duì)每一個(gè)Generic類(lèi)，用戶(hù)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(hù)
可以以“List<String> list;”方式使用，也可以以“List list;”方式使用。“List<String>”被稱(chēng)為參數(shù)化的Generic類(lèi)（類(lèi)型參數(shù)被賦值），而“List”稱(chēng)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)。
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public void test () {
List list = new ArrayList();
list.add("tt");//JDK1.5編譯器對(duì)此行產(chǎn)生警告
}
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4 Generic類(lèi)和子類(lèi)
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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>
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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：
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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
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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。
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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
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再分析如下代碼：
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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
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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()：
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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);
}
}
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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)：
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public static void testAdd(Collection<?> c) {
c.add(null); //編譯通過(guò)
c.add(“test”); //編譯錯(cuò)誤
}
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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：
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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
}
}
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我們可以以如下方式調(diào)用fromArrayToCollection()：
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Object[] oa = new Object[100];
Collection<Object> co = new ArrayList<Object>();
fromArrayToCollection(oa, co); //此時(shí)，T即為Object
String[] sa = new String[100];
Collection<String> cs = new ArrayList<String>();
fromArrayToCollection(sa, cs); //此時(shí)，T即為String
fromArrayToCollection(sa, co); //此時(shí)，T即為Object
Integer[] ia = new Integer[100];
Float[] fa = new Float[100];
Number[] na = new Number[100];
Collection<Number> cn = new ArrayList<Number>();
fromArrayToCollection(ia, cn); //此時(shí)，T即為Number
fromArrayToCollection(fa, cn); //此時(shí)，T即為Number
fromArrayToCollection(na, cn); //此時(shí)，T即為Number
fromArrayToCollection(na, co); //此時(shí)，T即為Object
fromArrayToCollection(na, cs); //編譯錯(cuò)誤
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通過(guò)以上代碼可以看出，我們?cè)谡{(diào)用fromArrayToCollection()時(shí)，無(wú)需明確指定T為何種類(lèi)型（與Generic類(lèi)的使用方式不同），而是像調(diào)用一般method一樣，直接提供參數(shù)值，編譯器會(huì)根據(jù)提供的參數(shù)值自動(dòng)為T賦類(lèi)型值或提示編譯錯(cuò)誤（參數(shù)值不當(dāng)）。
考慮如下函數(shù)sum()
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public static long sum(Collection<? extends Number> numbers) {
long sum = 0;
for (Number n : numbers) {
sum += n.longValue();
}
return sum;
}
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我們也可以將其以Generic方法實(shí)現(xiàn)：
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public static <T extends Number> long sum(Collection<T> numbers) {
long sum = 0;
for (Number n : numbers) {
sum += n.longValue();
}
return sum;
}
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那么對(duì)于一個(gè)方法，當(dāng)要求參數(shù)類(lèi)型可變時(shí)，是采用Generic方法，還是采用類(lèi)型參數(shù)通配符方式呢？一般而言，如果參數(shù)類(lèi)型間或參數(shù)類(lèi)型與返回值類(lèi)型間存在某種依賴(lài)關(guān)系，則采取Generic方法，否則采取類(lèi)型參數(shù)通配符方式。
這一原則在Collection類(lèi)庫(kù)的源代碼中得到了很好的體現(xiàn)，例如Collection接口的containsAll()、addAll()和toArray()方法：
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interface Collection<E> {
public boolean containsAll(Collecion<?> c); //參數(shù)間類(lèi)型以及參數(shù)與返回
//值間類(lèi)型無(wú)依賴(lài)
<T> T[] toArray(T[] a); //參數(shù)a與返回值都是相同類(lèi)的數(shù)組，有依賴(lài)
}
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當(dāng)然，根據(jù)需要，二者也可以結(jié)合使用，例如Collections中的copy()方法：
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class Collections {
public static <T> void copy(List<T> dest, List<? extends T> src) {
…….
}
}
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