Java 中一个天天都在被人使用，但你并不知道为什么的知识点

泛型作为 ​​Java​​ 中一个天天都在被人使用的特性，你真的知道它的原理吗？

什么是泛型

首先我们说下什么是泛型。

泛型，就是泛化类型也就是泛化参数类型。平时我们在编写代码的时候，方法的参数在定义的时候都是指定特定的类型，比如 ​​Integer​​​，​​Double​​ 或者其他自己编写的类。那么泛化类型就是，我们在编写一个方法的时候对于参数的类型不具体指定，而是定义一个通用类型，在使用的时候根据类型自动转化。

上面的描述可能比较抽象，我们再看一下，如果没有泛型的话，会出现什么情况以及为什么说这个泛型大家天天都在使用。

原理

我们都知道 ​​ArrayList​​​ 作为 ​​Java​​​ 中一个很频繁被使用的集合，它是一个可变长的数组，底层是基于 ​​Object[]​​ 来实现的。

可以简单理解为下面的内容

public class ArrayList {
private Object[] array;
private int size;
public void add(Object e) {...}
public void remove(int index) {...}
public Object get(int index) {...}
}

如果说这个时候我们使用上面的 ​​ArrayList​​​ 去存储 ​​String​​ 类型的话，需要如下操作，在使用的时候必须进行手动强转。

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("Java");
list.add("C++");
String first = (String) list.get(0);
String first = (String) list.get(1);

首先看到上面的代码，大家一定会诧异，要是每次使用的时候都这样显示强转的话，那不是要命了么，而且这还是使用者知道是什么类型的情况才能进行手动强转，如果说根本不知道是什么类型的时候，根据没办法进行强转，这种方式简直不能忍，还特别容易出错。

那怎么解决这个问题呢？有朋友说我们可以对于不同的类型实现一个自己的 ​​ArrayList​​​ 类，这样在使用的时候就可以不用强转了啊。对此阿粉只能说，对于 ​​JDK​​ 提供的类可以这样做，但是对于用户自己编写的类怎么实现呢？

这个时候大家可能会说到，​​ArrayList​​ 我天天使用，也没手动强转过啊，不还是用的好好的。

这就要归功于我们今天所说的主角，泛型了。

我们给 ​​ArrayList​​ 增加的泛型，通过定义一个泛化的类型，当我们在使用的时候如果传递的类型不是指定的类型，那么在编译的阶段就会报错，从而也就不会有需要强转的操作了。

public class ArrayList<E> {
private Object[] array;//任何类型都是 Object 的子类，所以这里我们还是不变
private int size;
public void add(E e) {...}
public void remove(int index) {...}
public E get(int index) {...}
}

这样修改过后，我们在编写代码的时候就可以如果进行

ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();
list.add("Java");
list.add("C++");
String first = list.get(0);//这里就不用强转了
String first = list.get(1);//这里就不用强转了
list.add(new Integer(100));//编译报错

当我们需要使用 Integer 对象的时候就可以使用下面这种方式

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add("Java");//编译报错
list.add("C++");//编译报错
list.add(new Integer(100));//编译通过

另外我们还知道 ​​ArrayList​​​ 实现了 ​​List​​​ 接口，如下所示，所以会有一种向上转型的概念，就是我们前面在定义的时候使用 ​​List​​​ 也是可以，也就是我们通常的定义方式，即 ​​List<String> list = new ArrayList<>();​​

但是这里我们需要注意不可以进行如下的泛型向上转型，比如下面这个例子。

我们定义了 ​​Person​​​ 类，​​Man​​​ 类以及 ​​Women​​ 类

public class Person {

private String name;
private Integer age;

public String getName() {
return name;
    }

public void setName(String name) {
this.name = name;
    }

public Integer getAge() {
return age;
    }

public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
    }
}

public class Man extends Person {

    ...
}

public class Women extends Person {

    ...
}

我们在使用的时候只能这样

ArrayList<Man> manList = new ArrayList<Man>();
List<Man> manList1 = new ArrayList<>();
ArrayList<Women> womenList = new ArrayList<Women>();
List<Women> womenList1 = new ArrayList<>();

不可以

ArrayList<Man> manList = new ArrayList<Man>();
//这种转型是不可以的
ArrayList<Person> personList = manList;
personList.add(new Man());
//破坏了原本只能存放 Man 的约定
personList.add(new Women());

因为我们不能同时在一个​​List​​ 中即加入 ​​man​​ 也加入 ​​woman​​，这样是不行的。

接下来我们再看另一个问题，假设我们有一个方法，是打印 ​​PersonList​​ 内容的，如下所示：

public void print(ArrayList<Person> personList) {
for (Person p : personList) {
    System.out.print(p.name);
  }
}
ArrayList<Man> manList = new ArrayList();
list.add(new Man());
list.add(new Man());
print(manList);

上面的内容会编译出错，效果是这样的。

原因是因为虽然 ​​Man​​​ 类是继承了 ​​Person​​​ 类，但是 ​​ArrayList<Man>​​​ 并没有继承​​ArrayList<Persion>​​ 类，所以这个方法是编译通不过。看到这里小伙伴又惊呆了，这不行啊，总不能引入了泛型，就不支持多态了吧，所以这个要怎么办。

这里我们就需要引入另一个东西了，那就是泛型里面的 ​​extends​​​，我们把 ​​print​​​ 方法换个写法，这个时候就不会编译不通过了。如下所示

​​extends​​​ 表示传进来的参数只要是 ​​Person​​​ 的子类都可以，这样就还支持多态了。所以现在小伙伴知道了为什么​​JDK​​​ 源码以及很多框架的源码中都有很多​​? extends xxx​​ 这种形式的代码了吧。

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参考内容

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2. 码农翻身
3. 廖雪峰- java 教程
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