5.5 登记表的类型栏：泛型

本节摘要：泛型给类与方法加上类型参数，让集合只收指定类型、取值免强转，错误从运行期提前到编译期。类型擦除是它的实现方式：编译后类型参数被抹掉，因此运行时拿不到泛型信息，并带来三条禁令——泛型类型不能直接 new、不能 instanceOf 判断、同泛型不同参数不算不同类。通配符解决"参数化类型之间的赋值兼容"问题。本节对照擦除前后行为并逐条验证禁令。

没有类型栏的年代什么样

泛型出现之前，集合收的是 Object——什么都能装，代价是取出来必须强制转换，转错类型就是运行时崩溃：


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class RawDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List box = new ArrayList();       // 原始类型：没有类型栏的登记表
        box.add("登记记录");
        box.add(42);                       // 整数也能塞进去 编译器不管

        String s = (String) box.get(0);    // 取出必须强转
        System.out.println(s);             // 输出：登记记录
        String bad = (String) box.get(1);  // 编译能过 运行时 ClassCastException
        System.out.println(bad);           // 这行执行不到
    }
}

问题出在错误暴露的时机：塞错元素的那一行和崩溃的那一行隔着任意远的距离，排查时看到的是崩溃点的堆栈，而不是真正的犯错点。泛型把类型栏加在登记表上：


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> box = new ArrayList<>();   // 类型栏：只收 String
        box.add("登记记录");
        // box.add(42);                         // 编译报错：不兼容的类型 —— 在犯错点当场拦截
        String s = box.get(0);                  // 取出免强转 类型栏已声明
        System.out.println(s);                  // 输出：登记记录
    }
}

对比一目了然：塞错元素的行从"运行时炸在别处"变成"编译时红在当场"，取出从"强转赌运气"变成"声明即类型"。菱形写法 new ArrayList<>() 里尖括号留空，编译器从左边推断——这是日常标准姿势。

类型参数不止能用在类上，方法也能带：泛型方法在自己的签名里声明类型参数，调用时按实参自动推断，常见于"参数是什么类型就返回什么类型"的工具方法。类型参数的习惯命名是单个大写字母：T 表类型、E 表元素、K 与 V 表键值、R 表返回。

擦除：编译完就撕掉类型栏

泛型的实现方式不是把每种参数化类型都生成一份类，而是编译期检查加运行期擦除：编译器用类型栏做完全部检查，然后把栏位擦掉——编译产物里 List 与 List 是同一个类。这个设计换来的是与旧代码的兼容（不用泛型的老代码照样跑），代价是运行时泛型信息不存在：


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ErasureDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> a = new ArrayList<>();
        List<Integer> b = new ArrayList<>();
        System.out.println(a.getClass() == b.getClass());   // 输出：true 同一个类
        // if (a instanceof List<String>) { }               // 编译报错：无法对参数化类型做判断
        // List<String> c = new ArrayList<String>() 的运行时对象里查不到 String

        // 禁令一：不能直接创建泛型类型的实例
        // T t = new T();                                    // 编译报错 擦除后 T 未知

        // 禁令二：不能创建泛型数组
        // List<String>[] arr = new List<String>[10];        // 编译报错

        // 禁令三：静态上下文不能用类的类型参数
        // static T shared;                                  // 编译报错 静态成员属于类 参数属于对象
        System.out.println("三条禁令均以注释形式验证 编译期逐一拦截");
    }
}

图 5-5 类型擦除前后：编译期查岗运行期撤岗

三禁令的共同根源都是"运行时没有类型栏"：new T 需要知道造什么类、instanceof 需要运行时比对类型、泛型数组要保证元素类型可查——擦除之后统统无从谈起。绕行手段是存在的：想造 T 的实例，让调用方把类型对应的构造器或工厂对象传进来；想要运行时类型信息，传 Class 对象进来（第 8 章反射正是这套思路的全面展开）。

通配符：给参数化类型开门缝

泛型没有"继承传递"：String 是 Object 的子类，但 List 不是 List 的子类——如果算，就能通过后者把整数塞进一个字符串列表，类型栏形同虚设。于是有了通配符：


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class WildDemo {
    static void printAll(List<?> list) {              // 无限定：任何列表都能传 只读
        for (Object o : list) System.out.print(o + " ");
        System.out.println();
    }

    static double total(List<? extends Number> nums) {  // 上界：Number 家族均可 能读
        double sum = 0;
        for (Number n : nums) sum += n.doubleValue();   // 按上界读 安全
        // nums.add(1);   // 编译报错：不知道确切类型 不许写入
        return sum;
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = List.of("登记", "变更", "注销");
        List<Integer> ints = List.of(1, 2, 3);
        List<Double> doubles = List.of(1.5, 2.5);

        printAll(names);                    // 输出：登记 变更 注销
        printAll(ints);                     // 输出：1 2 3
        System.out.println(total(ints));    // 输出：6.0
        System.out.println(total(doubles)); // 输出：4.0
    }
}

记忆口诀：** extends 是生产者（读）、super 是消费者（写）**——从列表取数据用上界、往列表放数据用下界、又读又写就别用通配符（老老实实用确切类型）。日常业务代码里通配符出现频率不高，读懂标准库与框架签名是它的主要用途，比如排序工具的参数签名里就常能见到它们。

本节要点回顾

泛型把类型栏加进登记表：只收指定类型、取出免强转，错误从运行期提前到编译期，在犯错点当场拦截
实现是擦除：编译期查岗、运行期撤岗，String 版与 Integer 版运行时是同一个类——换来旧代码兼容，代价是泛型信息不可查
三禁令：不能 new 类型参数实例、不能创建泛型数组、静态上下文不能用类的类型参数；绕行靠传工厂或 Class 对象
泛型无继承传递：List 不是 List 的子类，通配符为此开门缝
通配符口诀：extends 生产者读、super 消费者写、又读又写用确切类型

工具房二楼（集合）至此逛完。下一章进最后一间工具房：数据怎么离开内存——字节流与字符流的传送带、缓冲与编码的提速带、文件与序列化的档案柜，以及盖时间戳的新窗口。

作者与出处

原作者：灏天文库

来源：灏天文库

整理：灏天文库整理

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5.5 登记表的类型栏：泛型