2.6 泛型
泛型的本质是类型参数化，解决不确定具体对象类型的问题。在面向对象编程语言中，允许程序员在强类型校验下定义某些可变部分，以达到代码复用的目的。泛型（generic）、天才（genius）、基因（gene）三个英文单词的词根都是gen，最神奇的是，它们无论是拼写还是发音都十分相像，在沟通中往往比较含糊。可以这样理解，泛型就是这些拥有天才基因的大师们发明的。
Java 在引入泛型前，表示可变类型，往往存在类型安全的风险。举一个生活中的例子，微波炉最主要的功能是加热食物，即加热肉、加热汤都有可能。在没有泛型的场景中，往往会写出：
class Stove {
public static Object heat(Object food) {
System.out.println(food + "is done");
return food;
}
public static void main(String[] args) {
Meat meat = new Meat();
meat = (Meat)Stove.heat(meat);
Soup soup = new Soup();
soup = (Soup)Stove.heat(soup);
}
}
为了避免给每种食材定义一个加热方法，如heatMeat()、heatSoup() 等，将heat()的参数和返回值定义为Object，用“向上转型”的方式，让其具备可以加热任意类型对象的能力。这种方式增强了类的灵活性，但却会让客户端产生困惑，因为客户端对加热的内容一无所知，在取出来时进行强制转换就会存在类型转换风险。泛型则可以完美地解决这个问题。
泛型可以定义在类、接口、方法中，编译器通过识别尖括号和尖括号内的字母来解析泛型。在泛型定义时，约定俗成的符号包括：E 代表Element，用于集合中的元素；T 代表the Type of object，表示某个类；K 代表Key、V 代表Value，用于键值对元素。我们用一个示例彻底地记住泛型定义的概念，对泛型不再有恐惧心理。如果下面代码编译出错，请指出编译出错的位置在哪里：
public class GenericDefinitionDemo<T> {
static <String, T, Alibaba> String get(String string, Alibaba alibaba) {
return string;
}
public static void main(String[] args) {
Integer first = 222;
Long second = 333L;
// 调用上方定义的get 方法
Integer result = get(first, second);
}
}
事实上，以上代码编译正确且能够正常运行，get() 是一个泛型方法，first 并非是
java.lang.String 类型，而是泛型标识<String>，second 指代 Alibaba。get() 中其他有被用到的泛型符号并不会导致编译出错，类名后的T 与尖括号内的T 相同也是合法的。当然在实际应用时，并不会存在这样的定义方式，这里只是期望能够对以下几点加深理解：
（1）尖括号里的每个元素都指代一种未知类型。String 出现在尖括号里，它就不是java.lang.String，而仅仅是一个代号。类名后方定义的泛型<T> 和get() 前方定义的<T> 是两个指代，可以完全不同，互不影响。
（2）尖括号的位置非常讲究，必须在类名之后或方法返回值之前。
（3）泛型在定义处只具备执行Object 方法的能力。因此想在get() 内部执行string.longValue() + alibaba.intValue() 是做不到的，此时泛型只能调用Object 类中的方法，如toString()。
（4）对于编译之后的字节码指令，其实没有这些花头花脑的方法签名，充分说明了泛型只是一种编写代码时的语法检查。在使用泛型元素时，会执行强制类型转换：
INVOKESTATIC com/alibaba/easy/coding/generic/GenericDefinitionDemo.get
(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
CHECKCAST java/lang/Integer
这就是坊间盛传的类型擦除。CHECKCAST 指令在运行时会检查对象实例的类型是否匹配，如果不匹配，则抛出运行时异常ClassCastException。与C++ 根据模板类生成不同的类的方式不同，Java 使用的是类型擦除的方式。编译后，get() 的参数是两个Object，返回值也是Object，尖括号里很多内容消失了，参数中也没有String 和Alibaba 两个类型。数据返回给Integer result 时，进行了类型强制转化。因此，泛型就是在编译期增加了一道检查而已，目的是促使程序员在使用泛型时安全放置和使用数据。使用泛型的好处包括：
- 类型安全。放置的是什么，取出来的自然是什么，不用担心会抛出ClassCastException 异常。
- 提升可读性。从编码阶段就显式地知道泛型集合、泛型方法等处理的对象类型是什么。
- 代码重用。泛型合并了同类型的处理代码，使代码重用度变高。
回到本节开头微波炉加热食材的例子，使用泛型可以很好地实现，示例代码如下：
public class Stove {
public static <T> T heat(T food) {
System.out.println(food + "is done");
return food;
}
public static void main(String[] args) {
Meat meat = new Meat();
meat = Stove.heat(meat);
Soup soup = new Soup();
soup = Stove.heat(soup);
}
}
通过使用泛型，既可以避免对加热肉和加热汤定义两种不同的方法，也可以避免使用Object 作为输入和输出，带来强制转换的风险。只要这种强制转换的风险存在，依据墨菲定律，就一定会发生ClassCastException 异常。特别是在复杂的代码逻辑中，会形成网状的调用关系，如果任意使用强制转换，无论可读性还是安全性都存在问题。
最后，泛型与集合的联合使用，可以把泛型的功能发挥到极致，很多程序员不清楚List、List<Object>、List<?> 三者的区别， 更加不能区分<? extends T> 与<? super T> 的使用场景。具体请参考第6.5 节。
