什麼是泛型編程？

泛型在 Java 5 出現，實現了參數化類型，主要作用是使得類或接口更加通用。比如 Java 中的容器類，通過泛型實現了對各種類型的兼容，成為極其通用的類庫。如果我們要設計自己的框架，泛型基本上已經算是標配了。

類使用泛型

Java 在運行時對泛型進行擦除，運行時所有的泛型類型都退化為 Object 類型。這樣的設計主要是為了保證對 Java 5 之前的代碼進行兼容。儘管如此，使用泛型後，在編譯階段仍會對類型進行檢查，確保使用泛型的地方都是類型正確的。

@Getter@Setterpublic class TestDO { T value;}

如下代碼中，SubTestDO 傳遞給父類的具體類型為默認類型 Object 類型，而SubTestDOSimple 傳遞給父類的具體類型則是 String 類型。這兩個子類都對泛型做了具體化，是泛型類型的常規使用。

/** 無泛型，即為 Object */class SubTestDO extends TestDO {}/** 繼承時指定父類實際類型 */class SubTestDOSimple extends TestDO {}

在定義 TestDO 的子類時，子類也可以使用泛型。子類的泛型可以獨自使用，也可以傳遞給父類。如 SubTestDOTrans 定義了泛型 T 並把 T 傳遞給父類，而 SubTestDOComp 定義了泛型 T 要求必須是 HashMap 的子類，但傳遞給父類的泛型變成了 List

/** 繼承時傳遞泛型 */class SubTestDOTrans extends TestDO {}/** 繼承時傳遞複雜類型 */public class SubTestDOComp extends SubTestDOTrans> {}

接口使用泛型可以定義適用於各種場景的通用接口，在設計模式中具有重要作用。如工廠模式就可以實現根據返回值類型自動轉型，涉及到方法的泛型，在後文給出解釋。

如下代碼中，IGeneric 接口使用了泛型，並用泛型定義了方法。如此定義後，IGeneric 接口成為了一個通用接口，方法的入參類型與實現類或子接口對接口的定義保持一致，大大提高了通用性。接口可以繼承，在繼承中泛型可以有形式的變化，並定義新的泛型。

/** 普通泛型接口，泛型 T */public interface IGeneric {public void test(T t);}

ISubGenericSimple 接口在繼承接口時，直接確定了泛型的類型為 String 類型，ISubGenericSimple 接口退化為一個普通接口，子接口或實現類不再需要對泛型進行處理。這是通過子接口對泛型進行具體化，也是架構設計中的常用手段。

/** 繼承時指定泛型 */interface ISubGenericSimple extends IGeneric{}

ISubGenericTrans 接口同樣使用了泛型，並把泛型傳遞給父接口。這種一般用於父接口的擴展，在子接口中可以定義一些特有方法，同時又完全兼容父接口的引用。

/** 繼承時傳遞泛型 */interface ISubGenericTrans extends IGeneric{}

/** 繼承時指定泛型為特定類型的子類 */interface ISubGenericSubType extends IGeneric{}

ISubGenericCompType 接口使用了一個相對複雜的泛型定義。子接口定義了泛型 T，而傳遞給父接口的泛型變成了 TestDO。這種接口繼承方式在大型軟件架構中有比較廣泛的應用，通俗理解為父接口使用容器但元素類型為泛型，而子接口定義容器的元素類型，在組件化繼承體系有比較明確的應用。這樣的繼承關係，可以確保父接口完成容器的操作方法而不用關心具體元素類型，子接口可以有少許定製邏輯甚至可以不定義方法。

/** 繼承時指定複雜的泛型類型 */interface ISubGenericCompType 
 extends IGeneric>{}

方法使用泛型

方法也可以使用泛型，並且有很大的現實意義，在工廠模式、建造器模式中都可以使用泛型方法。

/** 泛型 T 僅用於入參 */static  String toString(T t){return null;}

getInstance 方法不但在入參中使用了泛型，也把這個泛型作為返回值的類型。類似 getInstance 方法的定義有很多，比如 Spring 的 getBean 方法就重載了這種形式的應用。在確保方法通用性的基礎上，也保證了返回值類型與入參的一致性。

/** 返回 T 類型 */static  T getInstance(Class clazz) throws Exception {return clazz.newInstance();}

getTestDO 方法是另一種形式的泛型方法，這裡定義了返回值的泛型必須是 TestDO 及其子類。這種泛型方法常用於繼承體系明確，需要對類型進行向下轉型的場景。在方法內部需要對返回值進行強制轉型，如果類型不匹配便會拋出類型轉換異常，因此要求調用者必須瞭解方法的定義和使用要求。

/** 返回 TestDO 的子類類型 */static  
 T getTestDO(){return (T) new SubTestDOTrans<>();}

下面 getTestDO 的重載方法對泛型做了一定程度的退化，雖然定義了泛型 T，但這個泛型僅僅是容器的元素類型，方法的返回值是 TestDO。這種類型的泛型方法可用於複雜對象的組裝，比上面的重載方法更安全。

/** 返回 TestDO 類型 */static  TestDO getTestDO(T v){ TestDO testDO = new TestDO<>(); testDO.setValue(v);return testDO;}

泛型擦除

前面提到過 Java 會在運行時對泛型進行擦除，也就是抹去泛型信息，全部變為 Object 類型。因此，在運行時，TestDO 與 TestDO 在類型上並沒有多大區別。雖然實際存儲的 value 對象的真正類型是不同的，但是都會當做 Object 進行處理。也是因為擦除，引用類型對象時，我們可以使用 TestDO.class 卻不能使用 TestDO.class。

泛型通配

前面的泛型都明確了泛型的類型為 T，並使用 T 定義字段、參數和返回值。在對具體類型依賴不那麼強烈的情況下，比如，我們僅僅是要求類型是某個類型的子類即可，最終處理時使用父類類型而不依賴於子類類型，則可以使用通配符 ? 來定義泛型。

在如下代碼中，set1 的元素類型為 TestDO 的子類。我們只關心 Set 中的元素是 TestDO 類型即可，並不關心實際元素是 SubTestDOSimple 還是 SubTestDOComp。而 set2 的元素類型可以是任何類型。

Set extends TestDO> set1 = new HashSet<>();Set> set2 = new HashSet<>();

泛型逆變

前面提到的泛型定義用到了 extends 來確定泛型的邊界，要求其必須是某個類型的子類。實際上，泛型還支持向上確定邊界，也就是泛型為某個類型的父類。在如下代碼中，定義了 Set 的元素類型為 SubTestDOComp 的父類。

Set super SubTestDOComp> testDOs = new HashSet<>();

使用泛型創建類型安全的分層結構

在架構設計中，常常涉及複雜的數據結構與設計分層，使用泛型對類型進行定義和約束，可以確保抽象層的設計有足夠的通用性，同時最終產生的具體類型依然保持正確的數據類型。

比如在一個架構設計中，可能會分為抽象層、基礎層、實現層三個層次。

在抽象層定義極度抽象的業務流程，需要這裡的類型定義都具有較好的通用性，這時可以大量使用泛型和抽象類，只定義流程而不涉及具體類型。

在基礎層定義一些基礎服務，可能會在 core 層類型的基礎上做一定程度的擴展，封裝出多個適用範圍不同的業務處理流程。在這一層，也會使用泛型，但會更加具體。

而在實現層不會再使用泛型，而是給出真正的類型，並實現具體的邏輯。

/** 抽象層，指定泛型 K,V */abstract class AbstractGenericImpl implements IGeneric

總結

泛型在當今時代的 Java 開發中已經被廣泛應用，如 Spring、MyBatis、Dubbo 等開源框架都使用了大量泛型來實現通用功能。在開發中，既要掌握開源框架的泛型使用方法，也要熟悉泛型的定義和使用，並對泛型有足夠深刻的理解。如果你要開發自己的框架，那麼泛型一定是標配，需要好好理解和掌握。

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關鍵字: 泛型 技術 編程