泛型程序设计

为什么要使用泛型程序设计

泛型程序设计意味着编写的代码可以对多种不同类型的对象重用。

谁想成为泛型程序员

使用像 ArrayList的泛型类很容易。大多数Java程序员都使用 ArrayList这样的类型，就好像它们已经构建在语言之中，像 String[]数组一样。(当然，数组列表比数组要好一些，因为它可以自动扩展。)
但是，实现一个泛型类并没有那么容易。对于类型参数，使用这段代码的程序员可能想要内置( plug in)所有的类。他们希望在没有过多的限制以及混乱的错误消息的状态下，做所有的事情。因此，一个泛型程序员的任务就是预测出所用类的未来可能有的所有用途。
这一任务难到什么程度呢?下面是标准类库的设计者们肯定产生争议的一个典型问题。 ArrayList类有一个方法addAll用来添加另一个集合的全部元素。程序员可能想要将 ArrayList中的所有元素添加到 ArrayList< Employee>中去。然而，反过来就不行了。如果只能允许前一个调用，而不能允许后一个调用呢?Java语言的设计者发明了一个具有独创性的新概念，通配符类型( wildcard type),它解决了这个问题。通配符类型非常抽象，然而，它们能让库的构建者编写出尽可能灵活的方法。
泛型程序设计划分为3个能力级别。基本级别是，仅仅使用泛型类——典型的是像 ArrayList这样的集合——不必考虑它们的工作方式与原因。大多数应用程序员将会停留在这一级别上，直到出现了什么问题。当把不同的泛型类混合在一起时，或是在与对类型参数一无所知的遗留的代码进行衔接时，可能会看到含混不清的错误消息。如果这样的话，就需要学习Java泛型来系统地解决这些问题，而不要胡乱地猜测。当然，最终可能想要实现自己的泛型类与泛型方法。
应用程序员很可能不喜欢编写太多的泛型代码。JDK开发人员已经做出了很大的努力，为所有的集合类提供了类型参数。凭经验来说，那些原本涉及许多来自通用类型(如 Object或 Comparable接口)的强制类型转换的代码一定会因使用类型参数而受益。

定义简单泛型

泛型类就是有一个或多个类型变量的类。

注释：类型变量使用大写形式，且比较短，这是很常见的。在ava库中，使用变量E表示集合的元素类型，K和V分别表示表的关键字与值的类型。T(需要时还可以用临近的字母U和S)表示“任意类型”。

泛型方法

定义一个带有类型参数的简单方法。

class ArrayAlg
{
 public static <T> T getMiddle(T... a)
{
 return a[a.length /2];
 }
 }

这个方法是在普通类中定义的，而不是在泛型类中定义的。然而，这是一个泛型方法，可以从尖括号和类型变量看出这一点。注意，类型变量放在修饰符(这里是 public static)的后面，返回类型的前面。
泛型方法可以定义在普通类中，也可以定义在泛型类中。
当调用一个泛型方法时，在方法名前的尖括号中放入具体的类型：

1	String middle ArrayAlg. <String> ("John", "Q", "Public");

在这种情况(实际也是大多数情况)下，方法调用中可以省略类型参数。编译器有足够的信息能够推断出所调用的方法。它用names的类型(即 String[])与泛型类型T[]进行匹配并推断出T一定 String是。也就是说，可以调用

1	String middle ArrayAlg. getMiddle("John", "Q.", "Public");

几乎在大多数情况下，对于泛型方法的类型引用没有问题。偶尔，编译器也会提示错误，此时需要解译错误报告。看一看下面这个示例：

1	double middle= ArrayAlg.getMiddle(3.14,1729,0);

错误消息会以晦涩的方式指出(不同的编译器给出的错误消息可能有所不同):解释这句代码有两种方法，而且这两种方法都是合法的。简单地说，编译器将会自动打包参数为1个 Double和2个 Integer对象，而后寻找这些类的共同超类型。事实上；找到2个这样的超类型： Number和 Comparable接口，其本身也是一个泛型类型。在这种情况下，可以采取的补救措施是将所有的参数都写为double值。

类型限定的变量

有时，类或方法需要对类型变量加以约束。下面是一个典型的例子。我们要计算数组中的最小元素：
 class ArrayAlg
 {
    public static <T> T min( a)//almost correct
   {
        if (a = null ||a.length==0) return null;
        T smallest a[0];
        for (int 1; i a. length; i++)
            if (smallest. compareTo(a[i])> 0) smallest=a[i];
        return smallest;
    }
  }

但是，这里有一个问题。请看一下min方法的代码内部。变量 smallest类型为T,这意味着它可以是任何一个类的对象。怎么才能确信T所属的类有 compareTo方法呢?
解决这个问题的方案是将T限制为实现了 Comparable接口(只含一个方法compareTo的标准接口)的类。可以通过对类型变量T设置限定( bound)实现这一点：

1	public static <T extends Comparable> T min(T[] a)...

实际上 Comparable接口本身就是一个泛型类型。目前，我们忽略其复杂性以及编译器产生的警告。
现在，泛型的min方法只能被实现了 Comparable接口的类(如String、 LocalDate等)的数组调用。由于 Rectangle类没有实现 Comparable接口，所以调用min将会产生一个编译错误。

读者或许会感到奇怪——在此为什么使用关键字 extends而不是 implements?毕竞， Comparable是一个接口。下面的记法

1	<T extends Boundinglype>

表示T应该是绑定类型的子类型(subtype)。T和绑定类型可以是类，也可以是接口。选择关键字 extends的原因是更接近子类的概念，并且Java的设计者也不打算在语言中再添加一个新的关键字(如sub)。
一个类型变量或通配符可以有多个限定，例如：

1	T extends Comparable & Serializable

限定类型用“&”分隔，而逗号用来分隔类型变量。
在java的继承中，可以根据需要拥有多个接口超类型，但限定中至多有一个类。如果用一个类作为限定，它必须是限定列表中的第一个。