泛型基础
1、从Java程序设计语言1.0发布以来，变化最大的部分就是泛型。
2、使用泛型机制编写的程序代码要比那些杂乱地使用Object变量，然后在进行强制类型转换的代码具有更好的安全性和可读性。
3、泛型为类提供了类型参数，用来表示其中包含元素的类型：
ArrayList<String> files = new ArrayList<String>();
4、在Java 7 及以后的版本中，构造函数中可以省略泛型类型，省略的类型可以从变量的类型推断得出：
ArrayList<String> files = new ArrayList<>();
5、定义泛型类时，类型变量用尖括号包围(<>)，并放在类名的后面：
public class Pair<T> {...}
6、泛型类也可以有多个类型变量：
public class Pair<T, U> {...}
7、类型变量使用大写形式，且比较短，这是很常见的。在Java库中，使用变量E表示集合的元素类型，K和V分别表示关键字与值的类型。T(需要时可以用临近的字母U和S)表示“任意类型”。
8、可以在普通类中定义含有类型参数的泛型方法，类型变量放在修饰符之后，返回类型之前：
public static <T> T getMiddle(T... a)
9、可以在普通类中定义泛型方法，如下：
class ArrayAlg {
public static <T> getMiddle(T... a) {
return a[a.length / 2];
}
}
10、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：
String middle
= ArrayAlg.<String> getMiddle(“John”,“Q.”,“Public”);
11、可以通过多类型变量设置限定来保证调用安全：
public static <T extends Comparable> T min(T[] a)
注意这里使用关键字extends,而非implements。
12、一个类型变量或通配符可以有多个限定，限定类型之间用&分隔：
T extends Comparable & Serializable
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1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。
Java虚拟机与泛型
1、Java虚拟机没有泛型类型对象，所欲对象都属于普通类。
2、无论何时定义一个泛型类型，都自动提供了一个相应的原始类型(row type)。原始类型的名字就是删去类型参数后的泛型类型名。擦除类型类型变量并替换为限定类型(无限定的变量用Object)。
3、为了提高效率，应将标签接口(没有方法的接口)放在边界列表的末尾。
4、当程序调用泛型方法时，如果擦除返回类型，编译器将插入强制类型转换。
5、在某些情况下，类型擦除和多态将会发生冲突，此时编译器将会生成一个桥方法(bridge method)来解决此问题：
| public class Pair<T> { private T first; private T second;
public Pair() { first = null; second = null; }
public Pair(T first, T second) { this.first = first; this.second = second; }
public T getFirst() { return first; |
}
public T getSecond() { return second; }
public void setFirst(T newValue) { first = newValue; }
public void setSecond(T newValue) { second = newValue; } } |
class DateInterval extends Pair<Date> {
public void setSecond(Date second) {
if(second.compareto(getFirst)) {
super.setSecond(second);
}
}
}
类型擦除后：
class DateInterval extends Pair {
// 桥方法
public void setSecond(Object second) {
setSecond((Date) second);
}
public void setSecond(Date second) {
if(second.compareto(getFirst)) {
super.setSecond(second);
}
}
}
6、在虚拟机中，用方法名、参数类型和返回类型来确定一个方法。
7、有关Java泛型转换的事实：
·虚拟机中没有泛型，只有普通的类和方法。
·所有的类型参数都用它们的限定类型替换。
·桥方法被合成来保持多态。
·为保持类型安全性，必要时插入强制类型转换。
泛型中的约束与局限性
1、不能用基本类型实例化类型参数。
2、运行时类查询只适用于原始的类型：
if(a instanceof Pair<String>) //Error
实际上仅仅测试a是否为任意类型的Pair。
类似地，强制类型转换：
Pair<String> p = (Pair<String>)a;
//WARNING!--can only test that a is a pair.
同样的道理，getClass()将总是返回原始的类型：
Pair<String> stringPair = ...
Pair<Employee> employeePair = ...
if(stringPair.getClass() == employeePair.getClass())
//they are equal.
其结果将返回true，因为两次调用getClass()返回的都是Pair.class。
3、不能创建参数化类型数组：
Pair<String>[] table = new Pair<String>[10]; //ERROR
以上代码无法通过编译，因为泛型的擦除机制会绕过数组的类型检查，导致类型错误。
可以声明类型为Pair<String>[]的变量，但不能用new Pair<String>[10]来初始化它。
4、Varargs警告。向参数个数可变的方法传递一个泛型类的实例：
public static <T> void addAll(Collection<T> coll, T... ts) {
for(t:ts) coll.add(t);
}
调用该方法的过程中将有可能创建一个以参数化类型的数组，违法规则3，但对于这种情况，编译器有所放松，仅仅会得到一个警告。
5、不能实例化类型变量。new T(...)、new T[...]或T.class的表达式均为非法。但是可以通过反射调用Class.newInstance()方法来构建新对象：
public static <T> Pair<T> makePair(Class<T> cl) {
try {
return new Pair<>(cl.newInstance(), cl.newInstance());
} catch (Exception ex) {
return null;
}
}
上面的方法可以按照下列方式调用：
Pair<String> p = Pair.makePair(String.class);
Class本身是泛型，String.class 是一个Class<String>的实例。
6、泛型类的静态上下文中类型变量无效。不鞥呢在静态域或方法中引用类型变量，例如：
public class Singleton<T> {
private static T singleInstance; //ERROR
public static T getSingleInstance() {//ERROR
if(singleInstance == null)construct new instance of T
return singleInstance;
}
}
如果这个程序能够运行，就可以声明一个Singleton<Random>,同时声明一个Singleton<JFileChooser>，但是这个程序无法工作，类型擦除以后，只剩下Singleton类，它只包含一个singleInstance域。
7、不能抛出或捕获泛型类实例：
public class Problem<T> extends Exception {/* ... */}
//Error--can’t extend Throwable.
不过，在异常规范中使用类型变量是允许的。以下方法是合法的：
public static <T extends Throwable>
void doWork(T t) throws T {//OK
try {
do work
} catch (Throwable realCause) {
t.initCause(realCause);
throw t;
}
}
8、注意擦除后的冲突。当泛型类被擦除时，无法创建引发冲突的条件，下面的代码无法通过编译：
public boolean equals(T t) {...};
类型擦除后，它将于Object类中的equals方法发生冲突。
泛型类的另一个原则是：要想支持擦除的转换，就需要限制一个类或类型变量不能同时成为两个接口类型的子类，而这两个接口是同一接口的不同参数化。例如，下述代码是非法的：
class Calendar implements Comparable<Calendar>{...}
class GrogorianCalendar extends Calendar
implements Comparable<GregorianCalendar>
{...} // ERROR
泛型类型的继承与通配符
1、通常，无论类型S与类型T之间是什么关系，泛型类Pair<S>和Pair<T>没有什么联系。
2、永远可以将参数化类型的对象转换为原始类型，在与遗留代码衔接时，这个转换非常有必要，但是，转成原始类型后，有可能会出现类型错误例如：
Pair<Manager> managerBuddies = new Pair<>(ceo, cfo);
Pair rawBuddies = managerBuddies; //OK
rawBuddies.setFirst(new File(“...”));
// only a compile-time warning.
3、泛型类可以拓展或实现其他的泛型类，如下图：
4、使用通配符可以表示一组泛型类型，例如：Pair<? extends Employee>表示任何类型参数是Employee子类的泛型类，包括Pair<Manager>，但不包括Pair<String>。
5、子类型限定通配符泛型类无法向其中的方法传递参数，例如调用Pair<? extends Employee>类中的setFirst方法将引发编译错误：
Pair<Manager> managerBuddies = new Pair<>(ceo, cfo);
Pair<? extends Employee> wildcardBuddies = managerBuddies; //OK
wildcardBuddies.setFirst(lowlyEmployee); // compile-time error.
以上代码编译不通过，因为 ?不可以匹配任何类型。
6、可以以超类型的方式指定通配符限定，如下：
? super Manager
这个通配符将限制为Manager类的所有超类型。
7、超类型限定通配符泛型无法提供返回值，例如，不可以调用Pair<? super Manager>的getFirst方法：
? super Manager getFirst();
因为编译器不知道返回值的确切类型，只能把它赋给一个Object(不会编译出错)。
8、直观地讲，带有超类型限定的通配符可以向泛型类写入(但是，可写入null)，带有子类型对象的通配符可从泛型类中读取。
9、还可以使用无限定通配符，例如：Pair<?>，它和原始的Pair类不同。Pair<?>类的getter方法只能赋给Object，Setter方法则不能调用，甚至不能用Object调用。
10、通配符不是类型变量，因此，不能在编写代码中使用“?”作为一种类型，下述代码是非法的：
public static void swap(Pair<?> p) {
? t = p.getFirst() // ERROR
p.setFirst(p.getSecond);
p.setSecond(t);
}
11、可以通过一个辅助方法来解决上述通配符捕获的问题：
public static <T> void swapHelper(Pair<T> p) {
T t = p.getFirst();
p.setFirst(p.getSecond());
p.setSecond(t);
}
然后，调用该方法来解决上述问题：
public static void swap(Pair<?> p) {
swapHelper(p);
}
12、在某些情况下，通配符捕获机制是不可避免的：
public static void maximinBonus(Manager[] a,
Pair<? super Manager> result) {
minmax(a, result);
PairAlg.swap(result);
// OK--swapHelper captures wildcard type
}
13、通配符捕获只有在许多限制的情况下才是合法的。编译器必须能够确信通配符表达的是单个、确定的类型。例如，ArrayList<Pair<T>>中的T永远不能捕获ArrayList<Pair<?>>中的通配符。数组列表中可以保存两个Pair<?>，分别针对?的不同类型。
反射和泛型
1、Class类是泛型的。例如，String.class实际上是一个Class<String>类的对象，并且是唯一的对象。
2、Class 类中的泛型方法：
T newInstance();
T cast(Object obj)
T[] getEnumConstants();
Class<? super T> getSuperClass()
Constructor<T> getConstructor(Class... parameterTypes);
Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class.. parameterTypes);
3、常用方法：
java.lang.Class<T> 1.0
·T newInstance()
返回默认构造器构造的一个新实例。
·T cast(Object obj) 5.0
如果obj为null或有可能转换成类型T，则返回obj；
否则抛出BadCastException异常。
·T[] getEnumConstants() 5.0
如果T是枚举类型，则返回所有值组成的数组，否则返回null。
·Class<? super T> getSuperclass() 5.0
返回这个类的超类，如果T不是一个类或Object类，则返回null。
·Constructor<T> getConstructor(Class... parametertypes) 5.0
·Constructor<T> getDeclaredConstructor(Class... parametertypes) 5.0
获得共有的构造器或带有指定参数类型的构造器。
java.lang.reflect.Constructor<T> 1.1
·T newInstance(Object ... paramters) 5.0
返回用指定参数构造的新实例。
4、为了表达泛型类型声明，JavaSE 5.0在java.lang.reflect包中提供了一个新的接口Type。这个接口包含下列子类型：
·Class类，描述具体类型。
·TypeVariable接口，描述类型变量(如T extends Comparable<? super T>)。
·WildcardType接口，描述通配符(如? super T)。
·ParameterizedType接口，描述泛型类或接口类型(如Comparable<? super T>)。
·GenericArrayType接口，描述泛型数组(如T[])。
5、常用方法：
java.lang.Class<T> 1.0
·TypeVariable[] getTypeParameters() 5.0
如果这个类型被声明为泛型类型，则获得泛型类型变量，否则获得一个长度为0的数组。
·Type getGenericSuperclass() 5.0
获得被声明为这一类型的超类的泛型类型；如果这个类型是Object或不是一个类类型(class type)，则返回null。
·Type[] getGenericInterfaces() 5.0
获得被声明为这个类型的接口的泛型类型(以声明次序)，否则，如果这个类没有实现接口，返回长度为0的数组。
java.lang.reflect.Method 1.1
·TypeVariable[] getTypeParameters() 5.0
如果这个方法被声明为泛型方法，则获得泛型类型变量，否则返回长度为0的数组。
·Type getGenericReturnType() 5.0
获得这个方法被声明为泛型的返回类型。
·Type[] getGenericParameterTypes() 5.0
获得这个方法被声明的泛型参数类型。如果这个方法没有参数，返回长度为0的数组。
java.lang.reflect.TypeVariable 5.0
·String getName()
返回类型变量的名字。
·Type[] getBounds()
获得这个类型变量的子类限定，否则，如果该变量无限定，则返回长度为0的数组。
java.lang.reflect.WildcardType 5.0
·Type[] getUpperBounds()
获得这个类型变量的子类(extends)限定，否则，如果没有子类限定，则返回长度为0的数组。
·Type[] getLowerBounds()
获得这个类型变量的超类(super)限定，否则，如果没有超类限定，则返回长度为0的数组。
java.lang.reflect.ParameterizedType 5.0
·Type getRowType()
获得这个参数化类型的原始类型。
·Type[] getActualTypeArguments()
获得这个参数化类型声明时所使用的类型参数。
·Type getOwnerType()
如果是内部类型，则返回其外部类型，如果是一个*类型，则返回null。
java.lang.reflect.GenericArrayType 5.0
·Type getGenericComponentType()
获得声明该数组类型的泛型组合类型。