在日常开发中，必不可少的会使用到泛型，这个过程中经常会出现类似“为什么这样会编译报错？”，“为什么这个列表无法添加元素？”的问题，也会出现感叹Java的泛型限制太多了很难用的情况。为了更好的使用泛型，就需要更深的了解它，因此本文主要介绍泛型诞生的前世今生，特性，以及著名PECS原则的由来。
▐ 背景
在没有泛型之前，必须使用Object编写适用于多种类型的代码，想想就令人头疼，并且非常的不安全。同时由于数组的存在，设计者为了让其可以比较通用的进行处理，也让数组允许协变，这又为程序添加了一些天然的不安全因素。为了解决这些情况，Java的设计者终于在Java5中引入泛型，然而，正是因为引入泛型的时机较晚，为了兼容先前的代码，设计者也不得不做出一些限制，来让使用者（也就是我们）以难受换来一些安全。
▐ 优点
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程序更加易读 -
安全性有所保证
import java.util.ArrayList;import java.util.Date;public class Main {public static void main(String[] args) {ArrayList list = new ArrayList();//强制类型转换String res = (String) list.get(0);//十分不安全的行为list.add(new Date());}}
这种写法在编译类型时不会报错，但一旦使用get获取结果并试图将Date转换为其他类型时，很有可能出现类型转换异常，为了解决这种情况，类型参数应用而生。
▐ 类型参数
import java.util.ArrayList;public class Main {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> objects = new ArrayList<>();objects.add("Hello");}}
这使得代码具有更好的可读性，并且在调用get()的时候，无需进行强转，最重要的是，编译器终于可以检查一个插入操作是否符合要求，运行时可能出现的各种类型转换错误得以在编译阶段就被阻止。
import java.util.ArrayList;import java.util.Date;public class Main {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> objects = new ArrayList<>();//we can do it like thatobjects.add("Hello");//wrong exampleobjects.add(new Date());}}
基本用法
▐ 泛型类
public class Animal<T> {private String name;private T mouth;public T getMouth(){return mouth;}}
public class Animal<T,U> {private String name;private T mouth;private U eyes;public T getMouth(){return mouth;}}
▐ 泛型方法
public class Animal<T,U> {private T value;public static <T> T get(T... a){return a[a.length-1];}public T getFirst(){return value;}}
类型擦除
▐ 强制转换
public class Main {public static void main(String[] args) {Animal<Integer,Double> pair = new Animal<>();Integer first = pair.getFirst();}}
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对原始方法的调用。 -
将返回的Object类型强制转换为Integer类型。
▐ 方法桥接
图片来源：RudeCrab
▐ 总结
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虚拟机中没有泛型，只有普通的类和方法。 -
所有的类型参数都会替换为他们的限定类型。 -
会合成桥接方法来保持多态。 -
为保持类型安全性，必要时会插入强制类型转换。
变型与数组
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则f(Dog)是f(Animal)的子类，称为协变； -
则f(Dog)是f(Animal)的父类，成为逆变； -
则f(Dog)和f(Animal)没有任何关系；
▐ 上界
到这里可以顺便说一下集合的设计，可以注意到集合中只有add方法是泛型参数，而其余方法并不是，为何要这样设计，为何不把其余方法的参数类型也改为E？其原因就是在于，如果将contains和remove改为E，那么声明上界之后，调用这两个方法会引发编译错误，然而这两个方法均为类型安全方法，自然不可声明为E，add作为很明显的写方法，自然也需要用E作为参数类型，到这里，不得不感叹类库设计者的想法独到。
▐ 下界
▐ PECS
结语
泛型的引入极大地提高了代码的安全性和可读性，但同时也带来了一些限制和挑战。特别是类型擦除机制，虽然保证了向后兼容性，但也导致了一些潜在的问题，如不能实例化类型参数和不能使用基本类型等。
在实际开发中，掌握泛型的基本用法和高级特性，如PECS原则，对于编写高效、安全的代码至关重要。通过合理使用泛型，我们可以避免许多常见的类型转换错误，提高代码的健壮性和可维护性。希望本文能帮助读者更好地理解和应用Java泛型，从而在日常开发中更加得心应手。
本文分享自微信公众号 - 大淘宝技术（AlibabaMTT）。
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