1. 泛型概述
泛型在java中有很重要的地位，在面向对象编程及各种设计模式中有非常广泛的应用。
Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。
2. 泛型在框架中使用
泛型在框架中及为常见，我们在使用各种框架的时候，都会使用到泛型，具体看下面的例子。
2.1 集合框架中使用泛型
这是最常见的泛型的使用场景，比如下面的代码
List<String> list1 = new ArrayList<>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
list1和list2虽然都是列表类型，但是列表里面存的数据可以是String，可以是Integer，也可以是自定义类型。集合中存放的数据，在定义的时候不能确定是什么类型，只有当使用集合时，才能确定放什么类型的数据。所以在集合的定义中，就用泛型来代表集合里面的数据。
2.2 fastjson框架中使用泛型
alibaba的fastjson很多人应该都用过，fastjson很多地方也用到了泛型，比如将json字符串转成对象，如下的例子
// 将userStr字符串映射成UserDto类
String userStr = "{id: '123', name: '张三'}";
UserDto userDto = JSON.parseObject(userStr, UserDto.class);
JSON类中，对parseObject方法的定义，如下
public static <T> T parseObject(String text, Class<T> clazz) {
return parseObject(text, clazz);
}
parseObject方法中的参数传递用到了泛型，要把json字符串转成什么类，在定义的时候并不知道，只有在用到的时候，才知道具体的类型。
3. 特性
泛型只在编译阶段有效。看下面的代码：
List<String> stringArrayList = new ArrayList<String>();
List<Integer> integerArrayList = new ArrayList<Integer>();
Class classStringArrayList = stringArrayList.getClass();
Class classIntegerArrayList = integerArrayList.getClass();
if(classStringArrayList.equals(classIntegerArrayList)){
Log.info("泛型测试,类型相同");
}
输出结果：泛型测试,类型相同。
通过上面的例子可以证明，在编译之后程序会采取去泛型化的措施。也就是说Java中的泛型，只在编译阶段有效。在编译过程中，正确检验泛型结果后，会将泛型的相关信息擦出，并且在对象进入和离开方法的边界处添加类型检查和类型转换的方法。也就是说，泛型信息不会进入到运行时阶段。
4. 泛型分类
泛型有三种使用方式，分别为：泛型类、泛型接口、泛型方法
4.1 泛型类
//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{
//key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定
private T key;
public Generic(T key) { //泛型构造方法形参key的类型也为T，T的类型由外部指定
this.key = key;
}
public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T，T的类型由外部指定
return key;
}
}
//泛型的类型参数只能是类类型（包括自定义类），不能是简单类型
//传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为Integer.
Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(10000);
//传入的实参类型需与泛型的类型参数类型相同，即为String.
Generic<String> genericString = new Generic<String>("猿码天地");
Log.info("泛型测试","key is " + genericInteger.getKey());
Log.info("泛型测试","key is " + genericString.getKey());
结果
12-27 09:20:04.432 13063-13063/? 泛型测试: key is 10000
12-27 09:20:04.432 13063-13063/? 泛型测试: key is 猿码天地
定义的泛型类，就一定要传入泛型类型实参么？并不是这样，在使用泛型的时候如果传入泛型实参，则会根据传入的泛型实参做相应的限制，此时泛型才会起到本应起到的限制作用。如果不传入泛型类型实参的话，在泛型类中使用泛型的方法或成员变量定义的类型可以为任何的类型。
Generic generic0 = new Generic("猿码天地");
Generic generic1 = new Generic(10000);
Generic generic2 = new Generic(100.00);
Generic generic3 = new Generic(false);
Log.d("泛型测试","key is " + generic.getKey());
Log.d("泛型测试","key is " + generic1.getKey());
Log.d("泛型测试","key is " + generic2.getKey());
Log.d("泛型测试","key is " + generic3.getKey());
泛型测试: key is 猿码天地
泛型测试: key is 10000
泛型测试: key is 100.00
泛型测试: key is false
4.2 泛型接口
泛型接口与泛型类的定义及使用基本相同。泛型接口常被用在各种类的生产器中，可以看一个例子：
//定义一个泛型接口
public interface Generator<T> {
public T next();
}
当实现泛型接口的类，未传入泛型实参时：
/**
* 未传入泛型实参时，与泛型类的定义相同，在声明类的时候，需将泛型的声明也一起加到类中
* 即：class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
* 如果不声明泛型，如：class FruitGenerator implements Generator<T>，编译器会报错："Unknown class"
*/
class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
@Override
public T next() {
return null;
}
}
当实现泛型接口的类，传入泛型实参时：
/**
* 传入泛型实参时,定义一个生产器实现这个接口,虽然我们只创建了一个泛型接口Generator<T>
* 但是我们可以为T传入无数个实参，形成无数种类型的Generator接口。
* 在实现类实现泛型接口时，如已将泛型类型传入实参类型，则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型
* 即：Generator<T>，public T next();中的的T都要替换成传入的String类型。
*/
public class FruitGenerator implements Generator<String> {
private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};
@Override
public String next() {
Random rand = new Random();
return fruits[rand.nextInt(3)];
}
}
4.3 泛型方法
在java中,泛型类的定义非常简单，但是泛型方法就比较复杂了。
泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型 。
4.3.1 泛型方法的基本用法
public class GenericTest {
//这个类是个泛型类，在上面已经介绍过
public class Generic<T>{
private T key;
public Generic(T key) {
this.key = key;
}
//我想说的其实是这个，虽然在方法中使用了泛型，但是这并不是一个泛型方法。
//这只是类中一个普通的成员方法，只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。
//所以在这个方法中才可以继续使用 T 这个泛型。
public T getKey(){
return key;
}
/**
* 这个方法显然是有问题的，在编译器会给我们提示这样的错误信息"cannot reslove symbol E"
* 因为在类的声明中并未声明泛型E，所以在使用E做形参和返回值类型时，编译器会无法识别。
public E setKey(E key){
this.key = key
}
*/
}
/**
* 这才是一个真正的泛型方法
* 首先在public与返回值之间的<T>必不可少，这表明这是一个泛型方法，并且声明了一个泛型T
* 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置
* 泛型的数量也可以为任意多个
* 如：public <T,K> K showKeyName(Generic<T> container){
* ...
* }
*/
public <T> T showKeyName(Generic<T> container){
System.out.println("container key :" + container.getKey());
//当然这个例子举的不太合适，只是为了说明泛型方法的特性。
T test = container.getKey();
return test;
}
//这也不是一个泛型方法，这就是一个普通的方法，只是使用了Generic<Number>这个泛型类做形参而已。
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?
//同时这也印证了泛型通配符所描述的，?是一种类型实参，可以看做为Number等所有类的父类
public void showKeyValue2(Generic<?> obj){
Log.d("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}
/**
* 这个方法是有问题的，编译器会为我们提示错误信息："UnKnown class 'E' "
* 虽然我们声明了<T>,也表明了这是一个可以处理泛型的类型的泛型方法。
* 但是只声明了泛型类型T，并未声明泛型类型E，因此编译器并不知道该如何处理E这个类型。
public <T> T showKeyName(Generic<E> container){
...
}
*/
public static void main(String[] args) {
}
}
4.3.2 泛型方法与可变参数
public <T> void printMsg( T... args){
for(T t : args){
Log.d("泛型测试","t is " + t);
}
}
printMsg("10000",20000,"猿码天地","100.1",44.45);
4.3.3 静态方法与泛型
静态方法有一种情况需要注意一下，那就是在类中的静态方法使用泛型：静态方法无法访问类上定义的泛型；如果静态方法操作的引用数据类型不确定的时候，必须要将泛型定义在方法上。
即：如果静态方法要使用泛型的话，必须将静态方法也定义成泛型方法。
public class StaticGenerator<T> {
....
....
/**
* 如果在类中定义使用泛型的静态方法，需要添加额外的泛型声明（将这个方法定义成泛型方法）
* 即使静态方法要使用泛型类中已经声明过的泛型也不可以。
* 如：public static void show(T t){..},此时编译器会提示错误信息：
"StaticGenerator cannot be refrenced from static context"
*/
public static <T> void show(T t){
}
}
4.4 泛型上下边界
在使用泛型的时候，我们还可以为传入的泛型类型实参进行上下边界的限制，如：类型实参只准传入某种类型的父类或某种类型的子类。
为泛型添加上边界，即传入的类型实参必须是指定类型的子类型。
public void showKeyValue1(Generic<? extends Number> obj){
Log.info("泛型测试","key value is " + obj.getKey());
}
Generic<String> generic1 = new Generic<String>("10000");
Generic<Integer> generic2 = new Generic<Integer>(10000);
Generic<Float> generic3 = new Generic<Float>(5.5f);
Generic<Double> generic4 = new Generic<Double>(3.15);
//这一行代码编译器会提示错误，因为String类型并不是Number类型的子类
//showKeyValue1(generic1);
showKeyValue1(generic2);
showKeyValue1(generic3);
showKeyValue1(generic4);
如果我们把泛型类的定义也改一下:
public class Generic<T extends Number>{
private T key;
public Generic(T key) {
this.key = key;
}
public T getKey(){
return key;
}
}
//这一行代码也会报错，因为String不是Number的子类
Generic<String> generic1 = new Generic<String>("10000");
再来一个泛型方法的例子：
//在泛型方法中添加上下边界限制的时候，必须在权限声明与返回值之间的<T>上添加上下边界，即在泛型声明的时候添加
//public <T> T showKeyName(Generic<T extends Number> container)，编译器会报错："Unexpected bound"
public <T extends Number> T showKeyName(Generic<T> container){
System.out.println("container key :" + container.getKey());
T test = container.getKey();
return test;
}
5. 泛型实战应用
5.1 数据的存储使用泛型类
在实际项目开发中，有一种场景：前后端分离时，为了方便前后端的对接，一般会统一定义参数的传递格式和结果的返回格式。
以结果返回为例，一般都会定义【返回码】，【返回描述】，【返回数据】等，所以可以定义一个ResponseDto类，如下：
【返回码】一般是前后端约好的字符串类型，【返回描述】一般就是字符串类型，【返回数据】就不一定了，如果是查询类的请求，返回的数据就是列表信息，可能还包含分页信息；如果是保存、删除之类的请求，返回的数据可能是一条数据，也可能只是ID，也可能不需要返回数据。所以【返回数据】这个字段就是个不确定的类型，可以定义成泛型。所以我们就可以把ResponseDto类改成下面这样：
public class ResponseDto<T> {
/**
* 返回码
*/
private String code;
/**
* 返回信息
*/
private String message;
/**
* 返回数据
*/
private T content;
}
使用的方法如下：
// 返回单个UserDto对象
ResponseDto<UserDto> responseDto = new ResponseDto<>();
responseDto.setContent(userDto); // userDto是已有的变量
// 返回UserDto列表
ResponseDto<List<UserDto>> responseDto = new ResponseDto<>();
responseDto.setContent(userDtoList); // userDtoList是已有的变量
// 返回ID
ResponseDto<String> responseDto = new ResponseDto<>();
responseDto.setContent(id); // id是已有的变量
5.2 参数的传递使用泛型方法
以BeanUtils.copyProperties为例，大家应该对这个方法不陌生，就是将一个实体类中的属性值，拷贝到另一个实体类中。一般我们的使用方法是这样的：
功能：将UserDto数据拷贝到User
User user = new User();
BeanUtils.copyProperties(userDto, user); // userDto是已有的变量
但是每次都要写两行代码有点麻烦，要先new一个新的实体类，再往里面拷数据。于是我封装了个通用的工具类
public class CopyUtil {
/**
* CopyUtil.copy的定义很类似JSON.parseObject的定义
*/
public static <T> T copy(Object source, Class<T> clazz) {
if (source == null) {
return null;
}
T obj = null;
try {
obj = clazz.newInstance(); // 生成一个实例
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
BeanUtils.copyProperties(source, obj);
return obj;
}
}
同样是上面的例子，用工具类的写如下
User user = CopyUtil.copy(userDto, User.class); // userDto是已有的变量
CopyUtil.copy的定义很类似JSON.parseObject的定义。代码变成了一行，当然，减少一行也不足以将其封装成一个工具类。再来看一个场景，列表的拷贝，用BeanUtils.copyProperties的写法如下
功能：将List数据拷贝到List
List<User> userList = new ArrayList<>();
// userDtoList是已有的变量
for (int i = 0, l = userDtoList.size(); i < l; i++) {
UserDto userDto = userDtoList.get(i);
User user = new User();
BeanUtils.copyProperties(userDto, user);
userList.add(user);
}
这样的代码量就比较多了，并且代码写法比较固定。如果项目中用到列表复制的功能比较多，那就有必要对其进行封装了，如下的copyList方法：
import org.springframework.beans.BeanUtils;
import org.springframework.util.CollectionUtils;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* @author 甲蛙
*/
public class CopyUtil {
/**
* 列表复制
*/
public static <T> List<T> copyList(List source, Class<T> clazz) {
List<T> target = new ArrayList<>();
if (!CollectionUtils.isEmpty(source)){
if (!CollectionUtils.isEmpty(source)){
for (Object c: source) {
T obj = copy(c, clazz);
target.add(obj);
}
}
}
return target;
}
/**
* 单体复制
*/
public static <T> T copy(Object source, Class<T> clazz) {
if (source == null) {
return null;
}
T obj = null;
try {
obj = clazz.newInstance(); // 生成一个实例
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
BeanUtils.copyProperties(source, obj);
return obj;
}
}
用法很简单，还是以上面的列表复制为例，代码就变成这样：
功能：将List数据拷贝到List
List<User> userList = CopyUtil.copyList(userDtoList, User.class);
封装成CopyUtil工具类后，不管是单体复制还是列表复制，都只需要一行代码，省去了大量的重复代码，从而提高开发效率，这里的copy方法和copyList方法，就是泛型方法，在方法的参数中使用了泛型。
当然这个工具类有个缺点，就是用到了反射，会牺牲一点性能，不过这点性能对于大部分的项目来说可以忽略不计。
6. 总结
综合以上内容，我们可以总结出泛型的使用场景，便于理解：不管是数据存储还是参数传递，定义的时候，类型并不确定，只有到使用的时候，才知道具体的类型。所以我们的项目中，如果有用到这种不确定类型的时候，就可以考虑泛型。
类型安全
-
泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全
-
编译时期就可以检查出因 Java 类型不正确导致的 ClassCastException 异常
-
符合越早出错代价越小原则
消除强制类型转换
-
泛型的一个附带好处是，使用时直接得到目标类型，消除许多强制类型转换
-
所得即所需，这使得代码更加可读，并且减少了出错机会
潜在的性能收益
-
由于泛型的实现方式，支持泛型（几乎）不需要 JVM 或类文件更改
-
所有工作都在编译器中完成
-
编译器生成的代码跟不使用泛型（和强制类型转换）时所写的代码几乎一致，只是更能确保类型安全而已
文章推荐
扫描二维码关注公众号 : 猿码天地
你多学一样本事，就少说一句求人的话，现在的努力，是为了以后的不求别人，实力是最强的底气。记住，活着不是靠泪水博得同情，而是靠汗水赢得掌声。
——《写给程序员朋友》