1. 泛型的概念

泛型本质上就是参数化类型（parameterized type）。在定义类、接口、方法的时候，把将要操作的数据类型声明为形参。在实例化的时候，再传入实际的数据类型，就是由类型实参指定真实数据类型。这就是泛型。泛型主要目的是复用算法。对于不同的数据类型，算法逻辑一样，就不用针对不同数据类型写不同的代码。可以增强代码的可扩展性，减少工作量。比如ArrayList，可以保存任何数据类型，不需要针对每个数据类型写一个ArrayList类。

在Java 5之前，没有泛型。在这之前，复用算法的主要手段是使用超类。比如可以将ArrayList里面的数据类型定义为Object，这样就可以保存任何数据类型了。但是，这样容许使用者在同一个ArrayList保存不同的数据类型，在代码进行强制类型转换的时候，就会发生类型错误。泛型可以保证类型安全，因为它可以让强制类型转换自动地、隐式地进行。

但是，因为Java 5之前没有泛型，所以泛型需要兼容以前非泛型的代码。就是非泛型代码必须能处理泛型，泛型代码也必须能处理非泛型代码。Java是使用擦除特性（erasure）来实现的。当Java代码编译时，所有泛型类型信息都将被删除（擦除）。也就是说，当java文件编译成class文件后，会使用类型形参的约束类型来替换类型形参。举个例子，ArrayList<E>中保存的元素，在class文件看来就是Object。然后使用隐式地强制转换来与类型实参指定的类型保持兼容。

总结一下就是：泛型扩展了复用算法的能力，并且可以保证类型安全。通过编译后类型擦除和隐式强制转换，保证和以前的非泛型代码的兼容性。

2. 对类型形参进行约束

有些情况下，泛型类型可以没任何约束，也就是任何Object都可以。但是在另外一些情况下，算法只和特定的数据类型有关。比如你希望对任何数值（包括整数，浮点数和双精度数）执行计算。这时候需要用到Number类中的一些方法。如果没有进行约束，泛型类型是不能调用Number类中的方法的。下面是对类型形参进行约束的代码示例：

错误的写法：

class NumericFns
    
      {    T num;    NumericFns(T t) {        num = t;    }    double getDoubleValue() {        //这是错误的写法，因为编译后num被当做Object类型，Object类型没有doubleValue()方法。        return num.doubleValue();    }}
    

正确的写法：

class NumericFns
    
      {    T num;    NumericFns(T t) {        num = t;    }    double getDoubleValue() {        //这是正确的写法，因为编译后num被当做Number类型，Number类型有doubleValue()方法。        return num.doubleValue();    }}
    

上面这个例子类型形参T被限定为Number类的子类。

另外，一个形参可以用来约束另一个形参：

class Pair
    
      {    T first;    V second;    Pair(T a,V b) {        first = a;        second = b;    }}
    

上面这个例子中，T可以是任何类型，但是一旦指定了T，V就必须是T的子类型。下面这段使用代码就是错的，因为String不是Number的子类：

Pair
    
      z = new Pair
     
      (10,"10");
     
    

3. 使用通配符实参以及约束通配符

如果要写一个算法，要对一个浮点数的绝对值和一个双精度数的绝对值进行比较，该怎么办呢？看下面的代码示例：

class NumericFns
    
      {    T num;    NumericFns(T t) {        num = t;    }    boolean absEqual(NumericFns
      ob) {        if(Math.abs(num.doubleValue())==Math.abs(ob.num.doubleValue())) {            return true;        }        return false;    }}
    

根据上面的代码，我们可以写出使用代码：

NumericFns
    
      f = new NumericFns
     
      (1.25f);NumericFns
      
        d = new NumericFns
       
        (-1.25);f.absEqual(d);
       
      
     
    

注意，代码中？代表的是实参，表示该方法可以传入任何Number类型的实参。这样就达到了让不同类型数据进行比较的目的。通配符实参在不确定实参类型的场景下非常实用。

另外，也可以对通配符进行约束：

//上层约束
    //下层约束
    

4. 使用泛型需要注意的地方

4.1 泛型的作用范围

① 泛型的形参可以在类、接口、构造函数、方法（包括成员方法和静态方法）中声明。

② 类和接口中声明的形参可以使用在：成员变量、成员方法参数、成员方法返回类型。不能用在静态变量和静态方法上（虽然静态方法可以定义自己的形参，但是不能用类和接口中声明的形参，因为类和接口中声明的形参是给对象用的，而不是给类用的）。

class NumericFns
    
      {    //这是对的    T num;    //这是错的    static T num1;    NumericFns(T t) {        num = t;    }    //这是对的    T getNum() {        return num;    }    //这是错的    static T getNum1() {        return num;    }    //这是对的    static 
     
       V getNum2(V v) {        return v;    }}
     
    

③ 泛型的形参不可以是基本数据类型。

4.2 类型形参不能实例化

下面这段代码是错误的，因为编译器不知道要创建哪一种对象，T只是一个占位符：

class Gen
    
      {    T ob;    T vals[];    Gen() {        //这是错的        ob = new T();        //这也是错的        vals = new T[10];    }}
    

对于数据，还有一个限制：

//这是错误的Gen
    
      gens[] = new Gen
     
      [10];//这是对的Gen gens[] = new Gen[10];
     
    

4.3 歧义错误

下面这两个set方法就会产生冲突，如果T和V都传入String实参，就会产生歧义，这是编译不能通过的。

class MyGenClass
    
      {    T ob1;    V ob2;    void set(T o) {         ob1 = o;    }    void set(V o) {         ob2 = o;    }}
    

4.4 实现了泛型接口的类，其自身也必须是泛型的

4.5 方法中声明的形参，一定要用在方法参数中

4.6 对于形参的声明都放在<>里面

4.7 扩展了Throwable的类都不能使用泛型，也就是说不支持泛型异常类

5. 反射和泛型

从Java 5以后，Class类是泛型的。String.class实际上是Class<String>的一个实例（唯一的实例）。

public static 
    
      Pair
     
       makePair(Class
      
        c)    throws InstantiationException,IllegalAccessException {    return new Pair<>(c.newInstance(),c.newInstance());}
      
     
    

makePair方法如果传入一个String.class，就会返回一个Pair<String>实例。这在构建框架代码时，非常常见。

反射是一个非常大的动态编程主题，后面会专门讨论它。