深入理解Java帝國之泛型詳解
1.新王登基
登基以后***次早朝， 意氣風發的第5代Java國王坐在寶座上，看著下面恭恭敬敬的各位大臣，心情大好。
他早已下定決心，要刷新吏治，革除弊端，將Java帝國帶上更高的***。
國王的***道命令就是要求各位大臣展開一場轟轟烈烈的自檢運動，對自己負責的領域好好檢查一遍，傾聽一下帝國臣民們的呼聲，半個月以后，每個大臣至少要報上來三條合理化建議。
下面的大臣心說這肯定是三分鐘熱度，過段時間國王就忘了。雖然這么想，嘴上還是說道：“陛下圣明，真乃開天辟地之舉，定會使我Java帝國江山永固。”
沒想到半個月后又一次早朝，國王真的開始檢查作業了： “IO大臣，你那里情況如何? ”
老奸巨猾的IO大臣雖然挨了當頭一棒，愣了一下，但是馬上恢復了：“陛下，我Java帝國自成立以來，經過先祖們勵精圖治，制度幾近***， 國家繁榮昌盛，子民們無不交口稱頌， 我這里實在是沒有什么可以改進的了。”
其他大臣也紛紛附和：“IO大臣所言極是，臣這里也找不到了” 。
國王看著這些不干事兒的官僚，恨得牙癢癢：“哼哼! 你們沒有，朕這里可是有啊，來人，宣C++帝國的使者進殿!”
2.C++使者
一個年輕人在大家狐疑的目光中走了進來， 在大殿中央給國王行了禮。
國王說道：“這是C++國王來的使者，他帶來了一個我們帝國沒有的新玩意兒。 泛型先生，你一路舟車勞頓，辛苦了，煩請你給我們說說C++王國的泛型吧。”
看來國王早就和這個家伙串通好了，等著給我們好看呢， 要小心， IO大臣警覺起來。
這個被稱為泛型先生的家伙說：“Java語言以嚴謹而著稱， 但是設計的時候卻沒有把泛型這個重要的概念給考慮進去，確實是不應該啊。”
“什么是泛型? 能舉個例子嗎?” 線程大臣問道。
泛型先生展示了一段代碼：
集合框架大臣一看這小子竟然想拿自己開刀，這還了得， 接過話頭兒說：“這有什么問題?”
小伙子說： “我向List當中加了一個字符串和整數， 看起來沒有問題，可是使用List的人就麻煩了，他必須得知道***個元素是字符串類型， 第二個是Integer， 還得強制轉型，要不然就會出錯。”
“這不很正常嗎? ” 集合框架大臣問道 “ 寫程序的那些碼農當然要記住每個元素的類型了， 再說了，我這個List 能容納任何類型的元素，多靈活!”
泛型使者說：“這么做會增加使用者的責任，編譯器也無法幫忙， 在運行時才會拋出Class Cast 異常。”
“那你說說，怎么才能讓編譯器幫忙?”
“這就是我來這里的目的了，在我的家鄉C++帝國， 我們可以定義一個模板類，例如：”
“這里定義了一個模板類List , 通過它你可以實例化成你想要的任何類型，例如List<int>, List<string>，List<Employee>...... 上面的代碼實例化了一個List<int>，所以你只能往里邊添加整數，如果添加其他類型的值例如字符串， 編譯器就能檢查出來，直接報錯。 我們C++帝國把這種能力稱為泛型(Generics) ”
集合框架大臣笑道： “哈哈，這么古怪的語法，怪不得你們C++越來越.... ” 一轉眼看到Java國王那威嚴的目光， 他生生地把后半句給咽了進去。
“眾位愛卿，估計你也看到了，這個‘泛型’能夠在編譯期檢查出錯誤， 使用List的人也不用做強制轉型了，還是很有好處的。我們Java 也應該加上類似功能”
“怎么加上呢? ” 集合框架大臣問道。
“好辦啊，仿照C++的語法就行了” Java國王心想，這些占據高位，但是又不做事的家伙們以后要統統替換掉。
國王讓呂公公展開了一張寫滿代碼的紙：
“大家看看這段代碼，看到那個T沒有，你可以它想象成一個占位符，將來可以傳入任意類型，例如Integer, String等等”
集合框架大臣一看國王連代碼都寫好了，心說這國王也真夠拼的， 看來是鐵了心要這么干了。
3.泛型實現
IO大臣說：“陛下圣明，臣愚鈍，還有一事不明，這個所謂的泛型，怎么實現呢?”
C++泛型使者說： “在我們C++帝國，每次你去實例化一個泛型/模板類都會生成一個新的類，例如模板類是List ，然后你用int ,double,string, Employee 分別去實例化， 那編譯的時候，我們就會生成四個新類出來，例如List_int和List_double，List_string, List_Employee。”
集合框架大臣說：“啊?! 這樣一來得生成很多新的類出來啊，系統會不會膨脹得要爆炸了。”
國王說：“不用擔心，我已經給C++的泛型使者深談過，我們不用膨脹法， 相反，我們用擦除法。”
“擦除法? ” 眾大臣面面相覷。
“簡單來說就是一個參數化的類型經過擦除后會去除參數， 例如ArrayList<T> 會被擦除為ArrayList”
“那我傳入的String，Integer等都消失了?” 集合框架大臣大驚失色。
“不會的，我會把他們變成Object , 例如ArrayList<Integer>其實被擦除成了原始的ArrayList ：
線程大臣問道： “陛下， 我們通過泛型， 本來是不想讓臣民們寫那個強制轉型的，臣民們可以寫成這樣 Integer i = list1.get(0); 現在類型被擦除，都變成Object了， 怎么處理啊? ”
Java國王說： “ 很簡單啊， 在編譯的時候做點手腳，加個自動的轉型嘛： Integer i = (Integer)list1.get(0);”
“陛下真是高瞻遠矚， 臣等拜服” IO大臣馬上拍馬屁。
4.泛型方法
集合框架大臣說： “陛下，剛才您說的都是泛型類， 對于一些靜態方法該怎么辦?”
“簡單啊，把那個<T>移到方法上去!” 國王的命令不容置疑
集合框架大臣看了一會，自言自語到： “這個靜態的函數是求***值的，就是說需要對List中的元素比較大小，如果臣民們傳入的T沒有實現Comparable接口，就沒法比較大小了!”
線程大臣，IO大臣紛紛點頭稱是。
王國心想這些大臣也不是一無是處，還是有點想法的嘛， 他轉向C++的使者： “這倒是個難題， 泛型使者， 你怎么看?”
“這個容易，可以做一個類型的限制， 讓臣民們傳入類型T必須是Comparable的子類才行， 要不然編譯器就報錯， 我建議使用extends關鍵字。” C++的泛型使者看起來很有經驗。
“妙啊” 國王大為贊賞 “來人， 賞金500兩! ”
IO大臣提議： “陛下，臣提議讓泛型使者在京城多呆幾天，協助我們把Java泛型給實現了。”
國王說：“準奏，這是一件大事情， 希望各位愛卿同心協力， 辦好后朕還有重賞。”
(老劉注： 除了extends之外， Java泛型還支持super, 實際上為了更加靈活，上面的Comparable<T> 應該寫成Comparable <? super T> ， 這里不再展開描述。)
5.泛型和繼承
經過了幾個月的準備， Java泛型正式推出，開始讓臣民們使用了。
不出國王和大臣所料， 泛型極大程度地減少了運行期那些轉型導致的異常，簡化了代碼，受到了大家的一致歡迎。
國王特地設置了一個泛型大臣的職務， 暫時讓集合框架大臣兼任， 沒辦法，集合框架的改動是泛型的一個重頭戲。
過了幾天， 泛型大臣兼集合框架大臣上了一個奏章，上面有一張圖和若干代碼：
國王覺得很詫異，這是怎么回事，print函數能接受的參數不是ArrayList<Fruit>嗎? 當傳遞一個ArrayList<Apple>為什么出錯呢， 難道我們Java帝國的多態不管用了嗎?
他召來泛型大臣問個明白。
泛型大臣說：“陛下明鑒，這個Apple 雖然是Fruit的子類， 但是 ArrayList<Apple>卻不是 ArrayList<Fruit>的子類，實際上他們倆之間是沒有關系的，不能做轉型操作，所以調用print的時候就報錯了。
“為什么不能讓ArrayList<Apple>轉成ArrayList<Fruit>呢? ”
“如果可以這么做的話， 那么不但可以向這個list中加入Apple, 還可以加入Orange, 泛型就被破壞了”
“奧，原來如此” 國王心想泛型大臣還是不錯滴。 “那針對剛才的問題怎么辦呢?”
“我和各位大臣商量了，我們打算引入一個通配符的方式來解決， 把函數的輸入參數改為改成下面這樣：”
“也就是說，傳進來的參數，只要是Fruit或者Fruit的子類都可以，對吧” 國王看出了關鍵。
“是的，陛下，這樣以來就可以接收ArrayList<Fruit> 和 ArrayList<Apple> ,ArrayList<Orange> 這樣的參數了!”
“好吧，雖然看起來有點不爽， 就這么實施吧!”
【本文為51CTO專欄作者“劉欣”的原創稿件，轉載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權】
