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一 为什么我们需要泛型？
例子1：开发中，经常有数值类型求和的需求，例如实现int类型的加法, 有时候还需要实现long类型的求和, 如果还需要double类型的求和，需要重新在重载一个输入是double类型的add方法。
public int addInt(int x,int y){
return x+y;
}
public float addFloat(float x,float y){
return x+y;
}例子2：定义了一个List类型的集合，先向其中加入了两个字符串类型的值，随后加入一个Integer类型的值。这是完全允许的，因为此时list默认的类型为Object类型。在之后的循环中，由于忘记了之前在list中也加入了Integer类型的值或其他编码原因，很容易出现类似于//1中的错误。因为编译阶段正常，而运行时会出现“java.lang.ClassCastException”异常。因此，导致此类错误编码过程中不易发现。
List<String> list = new ArrayList();
list.add("mark");
list.add("OK");
list.add(100);
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String name = list.get(i); // 1 这里会报错！因为list中添加了一个int类型的100
System.out.println("name:" + name);
}在如上的两个中，我们发现主要存在两个问题：
1.当我们将一个对象放入集合中，集合不会记住此对象的类型，当再次从集合中取出此对象时，改对象的编译类型变成了Object类型，但其运行时类型任然为其本身类型。
2.取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型时，很容易出现“java.lang.ClassCastException”异常。
所以泛型的好处就是（现在看不懂没关系，读完回过来再品下）：
- 适用于多种数据类型执行相同的代码
- 泛型中的类型在使用时指定，不需要强制类型转换
（可见2.3第一个代码例子，形象！）
二 泛型类、泛型接口、泛型方法、泛型通配符
泛型，即“参数化类型”，就是将类型由原来的具体的类型参数化，类似于方法中的变量参数，此时类型也定义成参数形式（可以称之为类型形参），然后在使用/调用时传入具体的类型（类型实参）。
泛型的本质是为了参数化类型（在不创建新的类型的情况下，通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型）。也就是说在泛型使用过程中，操作的数据类型被指定为一个参数，这种参数类型可以用在类、接口和方法中，分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法。
引入一个类型变量T（其他大写字母都可以，不过常用的就是T，E，K，V等等），并且用<>括起来，并放在类名的后面。泛型类是允许有多个类型变量的。
2.1 泛型类：
public class NormalGeneric<K> {
private K data;
public NormalGeneric(K data) {
this.data = data;
}
}
如何实现泛型接口的类呢：
1 ：未传入泛型实参时，在new出类的实例时，需要指定具体类型：
public class NormalGeneric<K> {
private K data;
public NormalGeneric(K data) {
this.data = data;
}
}
NormalGeneric<String> normalGeneric = new NormalGeneric<>();2 ：传入泛型实参时：
public class NormalGeneric2 implements NormalGeneric<String> {
...
}2.2 泛型接口：
public interface Genertor<T> {
public T next();
}2.3 泛型方法：
public class GenericMethod {
public <T> T genericMethod(T ...a){
return a[0];
}
public static void main(String[] args) {
GenericMethod genericMethod = new GenericMethod();
System.out.println(genericMethod.<String>genericMethod("mark","av","lance")); //1
System.out.println(genericMethod.genericMethod(12,34)); //2
System.out.println(genericMethod.genericMethod(true,false)); //3
}
}
//运行结果
//mark
//12
//true//1处的String其实可以不写。从//2和//3处可知，//2和//3在传参时，就已经把参数的类型传递到了genericMethod(T ...a)方法中，赋给了T。
值得注意的是，泛型的本质是参数化类型，所以在确定类型的情况下，实际上并不是泛型方法，距离如下：
//这不是泛型方法，而是一个普通的方法，只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。
//obj这个参数的类型已经被定死了，是已经确定的类型：Generic<Number>
public void showKeyValue1(Generic<Number> obj){
Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}
//这也不是一个泛型方法，这也是一个普通的方法，只不过使用了泛型通配符?
//泛型通配符?是一种类型实参（具体介绍可见泛型通配符一节），可以看做为所有类的父类
//也就是说，这里的obj参数类型也是确定了的
public void showKeyValue2(Generic<?> obj){
Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}
2.4 泛型通配符：
Ingeter是Number的一个子类，类型擦除后Generic<Ingeter>与Generic<Number>实际上是相同的一种基本类型。那么问题来了，在使用Generic<Number>作为形参的方法中，能否使用Generic<Ingeter>的实例传入呢？在逻辑上类似于Generic<Number>和Generic<Ingeter>是否可以看成具有父子关系的泛型类型呢？
为了弄清楚这个问题，我们使用Generic<T>这个泛型类继续看下面的例子：
public void showKeyValue(Generic<Number> obj){
Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}Generic<Integer> gInteger = new Generic<Integer>(123);
Generic<Number> gNumber = new Generic<Number>(456);
showKeyValue(gNumber);
// showKeyValue这个方法编译器会为我们报错：Generic<java.lang.Integer>
// cannot be applied to Generic<java.lang.Number>
// showKeyValue(gInteger);通过提示信息我们可以看到Generic<Integer>不能被看作为Generic<Number>的子类。由此可以看出:同一种泛型可以对应多个版本（因为参数类型是不确定的），不同版本的泛型类实例是不兼容的。
回到上面的例子，如何解决上面的问题？总不能为了定义一个新的方法来处理Generic<Integer>类型的类，这显然与java中的多台理念相违背。因此我们需要一个在逻辑上可以表示同时是Generic<Integer>和Generic<Number>父类的引用类型。由此类型通配符应运而生。
我们可以将上面的方法改一下：
public void showKeyValue1(Generic<?> obj){
Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}类型通配符一般是使用？代替具体的类型实参，注意了，此处’？’是类型实参，而不是类型形参 。再直白点的意思就是，此处的？和Number、String、Integer一样都是一种实际的类型，可以把？看成所有类型的父类。是一种真实的类型。
可以解决当具体类型不确定的时候，这个通配符就是 ? ；当操作类型时，不需要使用类型的具体功能时，只使用Object类中的功能。那么可以用 ? 通配符来表未知类型。
三 限定类型变量
有时候，我们需要对类型变量加以约束，比如计算两个变量的最小，最大值。
public static <T> T min(T a,T b){
if(a.comapareTo(b)>0) return a; else return b;
}请问，如果确保传入的两个变量一定有compareTo方法？那么解决这个问题的方案就是将T限制为实现了接口Comparable的类
public static <T extends Comparable> T min(T a, T b){
if(a.compareTo(b)>0) return a; else return b;
}T extends Comparable中，T表示应该绑定类型的子类型，Comparable表示绑定类型，子类型和绑定类型可以是类也可以是接口。
如果这个时候，我们试图传入一个没有实现接口Comparable的类的实例，将会发生编译错误。
同时extends左右都允许有多个，如 T,V extends Comparable & Serializable
注意限定类型中，只允许有一个类，而且如果有类，这个类必须是限定列表的第一个。
这种类的限定既可以用在泛型方法上也可以用在泛型类上。
四 泛型中的约束和局限性
现在我们有泛型类
public class Restrict<T>4.1 不能用基本类型实例化类型参数
Restrict<Double> restrict = new Restrict<>();解释：因为Restrict< Double> 类型擦除之后Restrict类含有Object类型，Object不能存储double值。打个比方，如果你想放int的话，得写integer，不能光一个int的。因为int 是基本数据类型，Integer是其包装类，注意是一个类，泛型是要写个类的。（面试题）
4.2 运行时类型查询只适用于原始类型
Restrict<String> restrictString= new Restrict<>();
System.out.println(restrict.getClass()==restrictString.getClass());
System.out.println(restrict.getClass().getName());
System.out.println(restrictString.getClass().getName());运行结果：
true
cn.enjoyedu.generic.restrict.Restrict
cn.enjoyedu.generic.restrict.Restrict因为 类型擦除, java 虚拟机中的对象没有泛型类型这一说, instanceof 和 getClass() 只能查询到原始类型, 具体的泛型类型时无从得知的。
4.3 泛型类的静态上下文中类型变量失效
不能在静态域或方法中引用类型变量。因为泛型是要在对象创建的时候才知道是什么类型的，而对象创建的代码执行先后顺序是static的部分，然后才是构造函数等等。所以在对象初始化之前static的部分已经执行了，如果你在静态部分引用的泛型，那么毫无疑问虚拟机根本不知道是什么东西，因为这个时候类还没有初始化。
4.4 不能创建参数化类型的数组
Restrict<Double>[] restrictArray; //正确
Restrict<Double>[] restricts = new Restrict<Double>[10]; //错误，不能创建参数化类型的数组只可声明参数化类型的数组, 但不能创建参数化类型的数组。
4.5 不能实例化类型变量
public class Restrict<T> {
private T data;
//不能实例化类型变量
public Restrict() {
this.data = new T();
}
}4.6 不能捕获泛型类的实例
public class ExceptionRestrict {
/*泛型类不能extends Exception/Throwable*/
//private class Problem<T> extends Exception;
/*不能捕获泛型类对象*/
// public <T extends Throwable> void doWork(T x){
// try{
//
// }catch(T x){
// //do sth;
// }
// }
/*这样做可以*/
public <T extends Throwable> void doWorkSuccess(T x) throws T{
try{
}catch(Throwable e){
throw x;
}
}
}五 泛型类型的继承规则
现在我们有一个类和子类
public class Employee {
}
public class Worker extends Employee {
}有一个泛型类
Employee employee = new Worker();
Pair<Employee> employeePair2 = new Pair<Worker>();
请问Pair<Employee>和Pair<Worker>是继承关系吗？
答案：不是，他们之间没有什么关系
但是泛型类可以继承或者扩展其他泛型类，比如List和ArrayList
/*泛型类可以继承或者扩展其他泛型类，比如List和ArrayList*/
private static class ExtendPair<T> extends Pair<T>{
}
Pair<Employee> pair = new ExtendPair<>();六 通配符类型
2.4中讲到了泛型通配符，用 ? 通配符来表未知类型，现在我们再来详细描述下子类、超类、无限定通配符。
正如前面所述的，Pair<Employee>和Pair<Worker>没有任何关系，现在如果我们有一个泛型类和一个方法
//方法
public static void print(GenericType<Fruit> p){
System.out.println(p.getData().getColor());
}
//泛型类
public class GenericType<T> {
private T data;
public T getData() {
return data;
}
public void setData(T data) {
this.data = data;
}
}现在我们有继承关系的类
public class Fruit extends Food {
private String color;
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
}
public class Orange extends Fruit {
}
public class Apple extends Fruit {
}
public class HongFuShi extends Apple {
}则会产生这种情况：
public static void use(){
GenericType<Fruit> a = new GenericType<>();
print(a);
GenericType<Orange> b = new GenericType<>();
print(b); //这行报错 应为方法print(GenericType<Fruit> p)中泛型的参数类型定为了Fruit
}为解决这个问题，于是提出了一个通配符类型 ?
有两种使用方式：
？ extends X 表示类型的上界，类型参数是X的子类
？ super X 表示类型的下界，类型参数是X的超类
6.1 ？ extends X
表示传递给方法的参数，必须是X的子类（包括X本身）
public static void print2(GenericType<? extends Fruit> p){
System.out.println(p.getData().getColor());
}
public static void use2(){
GenericType<Fruit> a = new GenericType<>();
print2(a);
GenericType<Orange> b = new GenericType<>();
print2(b);
//print2(new GenericType<Food>());
GenericType<? extends Fruit> c = new GenericType<>();
}但是对泛型类GenericType来说，如果其中提供了get和set类型参数变量的方法的话，set方法是不允许被调用的，会出现编译错误
get方法则没问题，会返回一个Fruit类型的值。为何？
道理很简单，？ extends X 表示类型的上界，类型参数是X的子类，那么可以肯定的说，get方法返回的一定是个X（不管是X或者X的子类）编译器是可以确定知道的。但是set方法只知道传入的是个X，至于具体是X的哪个子类，不知道。
总结：主要用于安全地访问数据，可以访问X及其子类型，并且不能写入非null的数据。
6.2 ？ super X
表示传递给方法的参数，必须是X的超类（包括X本身）
但是对泛型类GenericType来说，如果其中提供了get和set类型参数变量的方法的话，set方法可以被调用的，且能传入的参数只能是X或者X的子类。
get方法只会返回一个Object类型的值。为何？
？ super X 表示类型的下界，类型参数是X的超类（包括X本身），那么可以肯定的说，get方法返回的一定是个X的超类，那么到底是哪个超类？不知道，但是可以肯定的说，Object一定是它的超类，所以get方法返回Object。编译器是可以确定知道的。对于set方法来说，编译器不知道它需要的确切类型，但是X和X的子类可以安全的转型为X。
总结：主要用于安全地写入数据，可以写入X及其子类型。
6.3 无限定的通配符 ?
表示对类型没有什么限制，可以把？看成所有类型的父类，如Pair< ?>；
比如：
ArrayList<T> al=new ArrayList<T>(); 指定集合元素只能是T类型
ArrayList<?> al=new ArrayList<?>();集合元素可以是任意类型，这种没有意义，一般是方法中，只是为了说明用法。在使用上：
？ getFirst() ： 返回值只能赋给 Object，；
void setFirst(?) ： setFirst 方法不能被调用， 甚至不能用 Object 调用；
七 虚拟机是如何实现泛型的？
泛型思想早在C++语言的模板（Template）中就开始生根发芽，在Java语言处于还没有出现泛型的版本时，只能通过Object是所有类型的父类和类型强制转换两个特点的配合来实现类型泛化。
由于Java语言里面所有的类型都继承于java.lang.Object，所以Object转型成任何对象都是有可能的。但是也因为有无限的可能性，就只有程序员和运行期的虚拟机才知道这个Object到底是个什么类型的对象。在编译期间，编译器无法检查这个Object的强制转型是否成功，如果仅仅依赖程序员去保障这项操作的正确性，许多ClassCastException的风险就会转嫁到程序运行期之中。
泛型技术在C#和Java之中的使用方式看似相同，但实现上却有着根本性的分歧，C#里面泛型无论在程序源码中、编译后的IL中（Intermediate Language，中间语言，这时候泛型是一个占位符），或是运行期的CLR中，都是切实存在的，List＜int＞与List＜String＞就是两个不同的类型，它们在系统运行期生成，有自己的虚方法表和类型数据，这种实现称为类型膨胀，基于这种方法实现的泛型称为真实泛型。
Java语言中的泛型则不一样，它只在程序源码中存在，在编译后的字节码文件中，就已经替换为原来的原生类型（Raw Type，也称为裸类型）了，并且在相应的地方插入了强制转型代码，因此，对于运行期的Java语言来说，ArrayList＜int＞与ArrayList＜String＞就是同一个类，所以泛型技术实际上是Java语言的一颗语法糖，Java语言中的泛型实现方法称为类型擦除，基于这种方法实现的泛型称为伪泛型。
将一段Java代码编译成Class文件，然后再用字节码反编译工具进行反编译后，将会发现泛型都不见了，程序又变回了Java泛型出现之前的写法，泛型类型都变回了原生类型（Raw Type）。
JVM是运行字节码的，而泛型是在编译层面的，即泛型在编译成字节码之后到了JVM层面的话，就是普通类型了。
public static String method(List<String> stringList){
System.out.println("List");
return "OK";
}
public static Integer method(List<Integer> stringList){
System.out.println("List");
return 1;
}上面这段代码是不能被编译的，因为参数List＜Integer＞和List＜String＞编译之后都被擦除了，变成了一样的原生类型List＜E＞，擦除动作导致这两种方法的特征签名变得一模一样。
由于Java泛型的引入，各种场景（虚拟机解析、反射等）下的方法调用都可能对原有的基础产生影响和新的需求，如在泛型类中如何获取传入的参数化类型等。因此，JCP组织对虚拟机规范做出了相应的修改，引入了诸如Signature、LocalVariableTypeTable等新的属性用于解决伴随泛型而来的参数类型的识别问题，Signature是其中最重要的一项属性，它的作用就是存储一个方法在字节码层面的特征签名，这个属性中保存的参数类型并不是原生类型，而是包括了参数化类型的信息。修改后的虚拟机规范要求所有能识别49.0以上版本的Class文件的虚拟机都要能正确地识别Signature参数。
另外，从Signature属性的出现我们还可以得出结论，擦除法所谓的擦除，仅仅是对方法的Code属性中的字节码进行擦除，实际上元数据中还是保留了泛型信息，这也是我们能通过反射手段取得参数化类型的根本依据。
参考文章：
https://blog.csdn.net/s10461/article/details/53941091
https://www.cnblogs.com/narojay/p/10812602.html
