什么是泛型

在讲解什么是泛型之前，我们先观察Java标准库提供的ArrayList，它可以看作“可变长度”的数组，因为用起来比数组更方便。

实际上ArrayList内部就是一个Object[]数组，配合存储一个当前分配的长度，就可以充当“可变数组”：

public class ArrayList {
    private Object[] array;    private int size;    public void add(Object e) {...}    public void remove(int index) {...}    public Object get(int index) {...}
}

如果用上述ArrayList存储String类型，会有这么几个缺点：

• 需要强制转型；

• 不方便，易出错。

例如，代码必须这么写：

ArrayList list = new ArrayList();list.add("Hello");// 获取到Object，必须强制转型为String:String first = (String) list.get(0);

很容易出现ClassCastException，因为容易“误转型”：

list.add(new Integer(123));// ERROR: ClassCastException:String second = (String) list.get(1);

要解决上述问题，我们可以为String单独编写一种ArrayList：

public class StringArrayList {
    private String[] array;    private int size;    public void add(String e) {...}    public void remove(int index) {...}    public String get(int index) {...}
}

这样一来，存入的必须是String，取出的也一定是String，不需要强制转型，因为编译器会强制检查放入的类型：

StringArrayList list = new StringArrayList();list.add("Hello");
String first = list.get(0);// 编译错误: 不允许放入非String类型:list.add(new Integer(123));

问题暂时解决。

然而，新的问题是，如果要存储Integer，还需要为Integer单独编写一种ArrayList：

public class IntegerArrayList {
    private Integer[] array;    private int size;    public void add(Integer e) {...}    public void remove(int index) {...}    public Integer get(int index) {...}
}

实际上，还需要为其他所有class单独编写一种ArrayList：

• LongArrayList

• DoubleArrayList

• PersonArrayList

• ...

这是不可能的，JDK的class就有上千个，而且它还不知道其他人编写的class。

为了解决新的问题，我们必须把ArrayList变成一种模板：ArrayList<T>，代码如下：

public class ArrayList<T> {
    private T[] array;    private int size;    public void add(T e) {...}    public void remove(int index) {...}    public T get(int index) {...}
}

T可以是任何class。这样一来，我们就实现了：编写一次模版，可以创建任意类型的ArrayList：

// 创建可以存储String的ArrayList:
ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();
// 创建可以存储Float的ArrayList:
ArrayList<Float> floatList = new ArrayList<Float>();
// 创建可以存储Person的ArrayList:
ArrayList<Person> personList = new ArrayList<Person>();

因此，泛型就是定义一种模板，例如ArrayList<T>，然后在代码中为用到的类创建对应的ArrayList<类型>：

ArrayList<String> strList = new ArrayList<String>();

由编译器针对类型作检查：

strList.add("hello"); // OKString s = strList.get(0); // OKstrList.add(new Integer(123)); // compile error!Integer n = strList.get(0); // compile error!

这样一来，既实现了编写一次，万能匹配，又通过编译器保证了类型安全：这就是泛型。

向上转型

在Java标准库中的ArrayList<T>实现了List<T>接口，它可以向上转型为List<T>：

public class ArrayList<T> implements List<T> {
    ...
}

List<String> list = new ArrayList<String>();

即类型ArrayList<T>可以向上转型为List<T>。

要特别注意：不能把ArrayList<Integer>向上转型为ArrayList<Number>或List<Number>。

这是为什么呢？假设ArrayList<Integer>可以向上转型为ArrayList<Number>，观察一下代码：