3.Java集合基础之泛型

驿寄梅花，鱼传尺素。砌成此恨无重数。

——秦观《踏莎行》

## Java集合基础之泛型

1. 泛型概述

我们都知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。

观察下面代码：

public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("abc");
        coll.add("itcast");
        // 由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放
        coll.add(5);
        Iterator it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
            // 需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
            String str = (String) it.next();
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

程序在运行时发生了问题 java.lang.ClassCastException 。为什么会发生类型转换异常呢？我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时ClassCastException。怎么来解决这个问题呢？

Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后，新增了**泛型 (Generic)**语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

泛型 :可以在类或方法中预支地使用未知的类型。
一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。

2. 使用泛型的好处

将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
避免了类型强转的麻烦。

通过如下代码体验一下：

public class GenericDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc");
        list.add("itcast");
        // 当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错
        // list.add(5);
        
        // 集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
        Iterator<String> it = list.iterator();
        
        while(it.hasNext()){
            String str = it.next();
            //当使用Iterator<String>控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

3. 泛型的使用

因为我们在集合中会大量使用到泛型，所以这里来完整地学习泛型知识。

泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中，将数据类型作为参数进行传递。

泛型在定义的时候不具体，使用的时候才变得具体。在使用的时候确定泛型的具体数据类型。

class ArrayList<E>{
    public boolean add(E e){ 
        /... 
    }
    public E get(int index){ 
        /... 
    }
    // ....
}

在创建对象的时候确定泛型

例如， ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

此时，变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<E>{
    public boolean add(String e){ 
        /... 
    }
    public String get(int index){ 
        /... 
    }
    // ....
}

再例如， ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

此时，变量E的值就是Integer类型,那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<Integer> {
    public boolean add(Integer e) { }
    public Integer get(int index) { }
    ...
}

含有泛型的方法、类和接口

4. 泛型通配符

当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。

通配符基本使用

泛型的通配符: 不知道使用什么类型来接收的时候，此时可以使用?，?表示未知通配符。

此时只能接受数据，不能往该集合中存储数据。

//？代表可以接收任意类型
public static void getElement(Collection<?> coll){}
// 因为，添加数据可以多次添加,每次添加的类型也不能保证，所以使用泛型通配符的时候不能存储数据
List<?> list = new ArrayList();
// list.add(111); 
// 如果在List上添加泛型通配符则不能使用add方法，在编译器就报错。

通配符高级使用–受限泛型

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。

泛型的上限

格式 :类型名称 <? extends 类 > 对象名称
意义：只能接收该类型及其子类

~~~~java
// 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}


###### 泛型的下限 

- **格式**  ： `类型名称 <? super 类 > 对象名称`

- **意义**  ： 只能接收该类型及其父类型

- ~~~~java
  // 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
  public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

比如：现已知Object类，String 类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类

public static void main(String[] args) {
    Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
    Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
    
    getElement(list1);
    getElement(list2);//报错
    getElement(list3);
    getElement(list4);//报错
    
    getElement2(list1);//报错
    getElement2(list2);//报错
    getElement2(list3);
    getElement2(list4);
}