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泛型作為 Java 中一個(gè)天天都在被人使用的特性，你真的知道它的原理嗎?

什么是泛型

首先我們說下什么是泛型。

泛型，就是泛化類型也就是泛化參數(shù)類型。平時(shí)我們?cè)诰帉懘a的時(shí)候，方法的參數(shù)在定義的時(shí)候都是指定特定的類型，比如 Integer，Double 或者其他自己編寫的類。那么泛化類型就是，我們?cè)诰帉懸粋€(gè)方法的時(shí)候?qū)τ趨?shù)的類型不具體指定，而是定義一個(gè)通用類型，在使用的時(shí)候根據(jù)類型自動(dòng)轉(zhuǎn)化。

上面的描述可能比較抽象，我們?cè)倏匆幌拢绻麤]有泛型的話，會(huì)出現(xiàn)什么情況以及為什么說這個(gè)泛型大家天天都在使用。

原理

我們都知道 ArrayList 作為 Java 中一個(gè)很頻繁被使用的集合，它是一個(gè)可變長的數(shù)組，底層是基于 Object[] 來實(shí)現(xiàn)的。

可以簡(jiǎn)單理解為下面的內(nèi)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) {...} 
} 

如果說這個(gè)時(shí)候我們使用上面的 ArrayList 去存儲(chǔ) String 類型的話，需要如下操作，在使用的時(shí)候必須進(jìn)行手動(dòng)強(qiáng)轉(zhuǎn)。

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

首先看到上面的代碼，大家一定會(huì)詫異，要是每次使用的時(shí)候都這樣顯示強(qiáng)轉(zhuǎn)的話，那不是要命了么，而且這還是使用者知道是什么類型的情況才能進(jìn)行手動(dòng)強(qiáng)轉(zhuǎn)，如果說根本不知道是什么類型的時(shí)候，根據(jù)沒辦法進(jìn)行強(qiáng)轉(zhuǎn)，這種方式簡(jiǎn)直不能忍，還特別容易出錯(cuò)。

那怎么解決這個(gè)問題呢?有朋友說我們可以對(duì)于不同的類型實(shí)現(xiàn)一個(gè)自己的 ArrayList 類，這樣在使用的時(shí)候就可以不用強(qiáng)轉(zhuǎn)了啊。對(duì)此阿粉只能說，對(duì)于 JDK 提供的類可以這樣做，但是對(duì)于用戶自己編寫的類怎么實(shí)現(xiàn)呢?

這個(gè)時(shí)候大家可能會(huì)說到，ArrayList 我天天使用，也沒手動(dòng)強(qiáng)轉(zhuǎn)過啊，不還是用的好好的。

這就要?dú)w功于我們今天所說的主角，泛型了。

我們給 ArrayList 增加的泛型，通過定義一個(gè)泛化的類型，當(dāng)我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候如果傳遞的類型不是指定的類型，那么在編譯的階段就會(huì)報(bào)錯(cuò)，從而也就不會(huì)有需要強(qiáng)轉(zhuǎn)的操作了。

public class ArrayList<E> { 
    private Object[] array;//任何類型都是 Object 的子類，所以這里我們還是不變 
    private int size; 
    public void add(E e) {...} 
    public void remove(int index) {...} 
    public E get(int index) {...} 
} 

這樣修改過后，我們?cè)诰帉懘a的時(shí)候就可以如果進(jìn)行

ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>(); 
list.add("Java"); 
list.add("C++"); 
String first = list.get(0);//這里就不用強(qiáng)轉(zhuǎn)了 
String first = list.get(1);//這里就不用強(qiáng)轉(zhuǎn)了 
list.add(new Integer(100));//編譯報(bào)錯(cuò) 

當(dāng)我們需要使用 Integer 對(duì)象的時(shí)候就可以使用下面這種方式

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); 
list.add("Java");//編譯報(bào)錯(cuò) 
list.add("C++");//編譯報(bào)錯(cuò) 
list.add(new Integer(100));//編譯通過 

另外我們還知道 ArrayList 實(shí)現(xiàn)了 List 接口，如下所示，所以會(huì)有一種向上轉(zhuǎn)型的概念，就是我們前面在定義的時(shí)候使用 List 也是可以，也就是我們通常的定義方式，即 List list = new ArrayList<>();

但是這里我們需要注意不可以進(jìn)行如下的泛型向上轉(zhuǎn)型，比如下面這個(gè)例子。

我們定義了 Person 類，Man 類以及 Women 類

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 { 
 
    ... 
} 

我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候只能這樣

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>(); 
//這種轉(zhuǎn)型是不可以的 
ArrayList<Person> personList = manList; 
personList.add(new Man()); 
//破壞了原本只能存放 Man 的約定 
personList.add(new Women()); 

因?yàn)槲覀儾荒芡瑫r(shí)在一個(gè)List 中即加入 man 也加入 woman，這樣是不行的。

接下來我們?cè)倏戳硪粋€(gè)問題，假設(shè)我們有一個(gè)方法，是打印 PersonList 內(nèi)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); 

上面的內(nèi)容會(huì)編譯出錯(cuò)，效果是這樣的。

原因是因?yàn)殡m然 Man 類是繼承了 Person 類，但是 ArrayList 并沒有繼承ArrayList 類，所以這個(gè)方法是編譯通不過。看到這里小伙伴又驚呆了，這不行啊，總不能引入了泛型，就不支持多態(tài)了吧，所以這個(gè)要怎么辦。

這里我們就需要引入另一個(gè)東西了，那就是泛型里面的 extends，我們把 print 方法換個(gè)寫法，這個(gè)時(shí)候就不會(huì)編譯不通過了。如下所示圖片

extends 表示傳進(jìn)來的參數(shù)只要是 Person 的子類都可以，這樣就還支持多態(tài)了。所以現(xiàn)在小伙伴知道了為什么JDK 源碼以及很多框架的源碼中都有很多? extends xxx 這種形式的代碼了吧。