泛型与反射的使用总结之泛型篇

在我看来，JDK5.0绝对是一个很具有里程碑意义的版本，在这个版本中，提供了非常多的很有价值的新特性，泛型就是其中之一，并且对反射机制进行了增强，而且5.0版本还把以前集合框架进行了重构全部添加了泛型支持。
从5.0发布到现在差不多快有10年时间了，关于这方面的知识介绍网上可以查到很多，书上也都有讲到。大象现在再写这些东西，一是将自己的经历体会总结出来作一个积累，另外一点是希望能够给刚接触这方面的童鞋一点帮助。
泛型最大的好处就是类型检查，尤其是对集合非常有用，另外在底层代码设计中很有用处，它实现了重用的功能。泛型有两种定义方式，一个是泛型类，另一个是泛型方法。
那到底什么是泛型呢？简单点讲(可能不严谨)，就是用到了类型参数这样的类型变量，不管是类、接口还是方法，都可以说是用到了泛型。请看例子：
泛型类
public class Person<T> {
private T t;
public T getT() {
return t;
}
public void setT(T t) {
this.t = t;
}
}
T就是类型变量，是一个参数化类型，用尖括号(<>)括起来，放在类名的后面。泛型类的类型变量可以定义多个。类型变量一般都使用一个大写字母表示，比如本例的Person<T>，JDK中的List<E>，Map<K,V>等等。
用具体的类替换类型变量就可以实例化泛型类：Person<Man> person = new Person<Man>();
像这样实例化是错误的：Person<T> person = new Person<T>(); //ERROR
泛型方法

public <T> T get(String key, Object params) {
return (T) getSqlSession().selectOne(key, params);
}

这是我在SSM3示例的MyBatisDao这个类里面定义的一个方法，此方法就是一个泛型方法。<T>就是类型变量，而get前面的T是返回类型。其实这个方法是存在类型安全问题的，如果我在RoleService里面调用这个方法，将返回类型T写成User，编译器是不会有任何警告信息的。
但如果我改写一下，将MyBatisDao加上泛型，public class MyBatisDao<T> extends SqlSessionDaoSupport
这时User的返回类型就出现编译错误了：

编译器根据MyBatisDao<Role>这个Role类型变量就会推断出它里面定义的get方法应该返回Role类型。不过这样改过之后MyBatisDao就变成泛型类了，而get方法也不再是泛型方法。那么泛型方法能不能有安全检查呢？有，但是需要一些编程技巧，关键还是跟你写的泛型方法有关系，后面提到的类型参数的限定可以对泛型加以约束，解决一些安全检查的问题。
类型参数的限定
对于像<T>这样的类型变量所代表的范围有时太大了点，有时不方便使用。比如现在需要实现了java.io.Serializable接口的泛型类，那么这应该如何做呢？JDK那帮专家们为我们设计了一种叫做“有限制的通配符类型”来解决这个问题。一般我们称为上限和下限，他们一般写成下面这样：
上限：<T extends Serializable>或者<? extends T>
下限：<? super T>
问号(?)叫做无限制的通配符，它可以表示任何类型。有时候使用类型变量不是那么的方便，通配符类型就很好的解决了这个问题。
<T extends Serializable>的含义是，T为实现了Serializable接口的类，T为绑定类型(Serializable)的子类型，T和绑定类型可以是接口也可以是类。如果想再加个实现了Comparable接口的限定，只需要这样写：<T extends Serializable & Comparable>这样写有点不严谨，因为Comparable接口是一个泛型接口可以接收泛型参数，现在我们不讨论这么复杂的情况。
<? super T>可以这样理解，任何T类型变量的超类型，还包括T本身，因为T可以看成是它本身的一个超类型。
那为什么说extends是上限，而extends是下限呢？通过前面两个解释就应该可以看出来，extends Serializable或者extends T说明类型变量必须是Serializable的子类和T变量的子类型，这是不是相当于限制了类型变量的上限了？同理就可以理解下限的含义了。
说了这么多关于上限和下限的东西，那他们到底有什么用？和怎么用呢？简单来讲，extends限定的类型参数可以从泛型对象读取，super限定的类型参数可以向泛型对象写入。这样说可能有些童鞋要晕了，这到底说的神马东西呢？
让我们换个方式来讲，关于泛型的上限与下限已经总结出来一个公式：PECS
PECS表示producer-extends，consumer-super
上面这个就是说如果参数化类型表示一个生产者，就用<? extends T>，如果它表示一个消费者，就用<? super T>。再结合上面的说明一起来理解，是不是清楚了呢？如果还不是很理解，大象再附上一小段代码来体会下其中的区别。
public void add(List<? extends T> list){
for(T t : list){
add(t);
}
}
public void add(T t){};
public void add(T t, List<? super T> list){
list.add(t);
}
泛型的擦除
泛型主要是在编译期有效，即编译的时候检查类型安全，现在写代码一般都会用Eclipse或IntelliJ，这些集成开发工具都能做到即时编译，哪里有错马上会出现红色的错误标识。因此如果出现类型转换错误，会很明显的看到结果。但是，在程序的运行阶段，JVM是不认识泛型是神马东西的，所有有泛型的类，接口，方法都会被擦除掉泛型，变成原生类型(raw type)，即Person<T>变为Person，List<? extends T> list变成List list等等。
下面就是之前的Person类用javap反编译后的结果，所有的类型变量T都被擦除掉了，因为T是一个无限定类型所以用Object替换。而且add方法中的<? extends T>和<? super T>也被去掉了。
public class com.bolo.Person extends java.lang.Object{
private java.lang.Object t;
public com.bolo.Person();
public java.lang.Object getT();
public void setT(java.lang.Object);
public void add(java.util.List);
public void add(java.lang.Object);
public void add(java.lang.Object, java.util.List);
}
因此针对泛型擦除这一特点，我们需要注意这样几点：
1、JVM里面没有泛型，只有普通的类和方法。
2、所有的类型参数都用限定类型或者无限定类型用Object来替代。
3、请谨慎处理方法重载，错误的使用重载不会实现想要的多态。
4、为保证类型安全，必要时请使用强制类型转换。
泛型的限制
基本类型不能作为类型参数。Person<int>就是错误的，只能用Person<Integer>
类型检查只能用原始类型。if(t instanceof Person) 如果写成if(t instanceof Person<String>)马上会出现编译错误
不能实例化类型变量。这样写是错误的：T t = new T()
不能实例化参数化类型的数组。Person<Integer>[] p = new Person<Integer>[5] //ERROR
不能定义静态实例变量和静态方法。如果你想这样写：private static T a 那对不起，编译器马上会给你一个错误提示。
其实关于泛型的限制完全可以不用讲，现在编译器都很强大，只要你这样做了，马上会给你显示一个错误。
最后说下泛型对于集合的用处来说是最大的，集合是一个容器，有了泛型就更方便重用。而我们使用最频繁的集合就是List列表，还有一个容器就是数组，大象在这里强烈建议大家多用List，尽量或最好不要用数组。其一是List有类型安全性检查，其二是数组的功能List都提供了并且更丰富，其三List对gc进行了优化。如果使用数组，特别是操作对象数组，如果经验不足，没有释放数组里面的对象引用，则很容易造成内存泄漏的问题。

更多泛型与反射的使用总结之泛型篇相关文章请关注PHP中文网！