编程语言 泛型快速入门教程

泛型(Generics)是强类型编程语言中经常使用的一种技术。很多框架的代码中都会大量使用到泛型，比如在Java中我们经常看到的：

1. List<String> strList = new ArrayList<String>();List<Double> doubleList = new LinkedList<Double>(); 

在这段代码中，ArrayList就是一个泛型类，List就是一个泛型接口类，他们提供给开发者一个放置不同类型的集合容器，我们可以向这个集合容器中添加String、Double以及其他各类数据类型。无论内部存储的是什么类型，集合容器提供给开发者的功能都是相同的，比如添加add，get等。有了泛型，我们就没必要创建StringArrayList、DoubleArrayList等集合了，否则代码量太大，维护起来成本极高。

在Java中，泛型一般有三种使用方式：泛型类，泛型方法和泛型接口类。一般使用尖括号<>来接收泛型参数。

Java泛型类

假如我们自己定义一个支持泛型的MyArrayList，这个列表类可以简单支持初始化和数据写入。只要在类名后面加上就可以让这个类支持泛型，类内部的一些属性和方法都可以使用泛型类型T。当然我们给这个类也可以添加多个泛型参数，比如

1. public class MyArrayList<T> {    private int size;    T[] elements;    public MyArrayList(int capacity) {        this.size = capacity;        this.elements = (T[]) new Object[capacity];    }    public void set(T element, int position) {        elements[position] = element;    }    @Override    public String toString() {        String result = "";        for (int i = 0; i < size; i++) {            result += elements[i].toString();        }        return result;    }    public static void main(String[] args){        MyArrayList<String> strList = new MyArrayList<String>(2);        strList.set("first", 0);        strList.set("second", 1);        System.out.println(strList.toString());    }} 

我们也可以从父类中继承并扩展泛型，比如Flink源码中有这样一个类定义，子类继承了父类的T，同时自己增加了泛型KEY：

1. public class KeyedStream<T, KEY> extends DataStream<T> {  ...} 

Java泛型接口类

Java泛型接口类的定义和Java泛型类基本相同。下面的代码展示了List接口中定义subList方法，该方法截取原来列表的一部分。

1. public interface List<E> {    ...    public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);} 

继承并实现这个接口类的代码如下：

1. public class ArrayList<E> implements List<E> {    ...    public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {        subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);        return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);    }} 

Java泛型方法

泛型方法可以存在于泛型类(包括接口类)中，也可以存在于普通的类中。

1. public class MyArrayList<T> {    ...    // public关键字和返回值E之间的<E>表明这是一个泛型方法    // 泛型方法中的类型E和泛型类中的类型T可以不一样  public <E> E processElement(E element) {        ...        return E;    }} 

从上面的代码示例可以看出，public或private关键字和方法返回值之间的尖括号表示这是一个泛型方法。泛型方法的类型E和泛型类中的T可以不一样，或者说，如果泛型方法是泛型类的一个成员，泛型方法既可以继续使用类中的T，也可以自己定义新的类型E。

通配符

除了用 表示泛型外，还有 这种形式。 被称为通配符，用来适应各种不同的泛型。

泛型小结

对Java的泛型总结下来发现，虽然它的语法有时候让人有些眼花缭乱，其本质是为了接受不同的数据类型，增强代码的复用性。

我们可以在一个类里使用多个泛型，每个泛型一般使用大写字母表示。Java为此提供了一些大写字母使用规范：

• T 代表一般的任何类。
• E 代表元素(Element)或异常(Exception)。
• K 代表键(Key)。
• V 代表值(Value)，通常与K一起配合使用，比如

Java的泛型给开发者提供了不少便利，尤其是保证了底层代码简洁性，因为这些底层代码通常被封装为一个框架，会有各种各样的上层应用调用这些底层代码进行特定的业务处理，每次调用都可能涉及泛型问题。比如，大数据框架Spark和Flink中都需要开发者基于泛型进行数据处理。

以上只对泛型做了一个简单的介绍，实际上在具体使用时还有一些细节需要注意。

类型擦除

Java的泛型有一个遗留问题，那就是类型擦除(Type Erasure)。我们先看一下下面的代码：

1. Class> strListClass = new ArrayList<String>().getClass();Class> intListClass = new ArrayList<Integer>().getClass();// 输出：class java.util.ArrayListSystem.out.println(strListClass);// 输出：class java.util.ArrayListSystem.out.println(intListClass);// 输出：trueSystem.out.println(strListClass.equals(intListClass)); 

虽然声明时我们分别使用了String和Integer，但运行时关于泛型的信息被擦除了，我们无法区别strListClass和intListClass这两个类型。这是因为，泛型信息只存在于代码编译阶段，当程序运行到JVM上时，与泛型相关的信息会被擦除掉。类型擦除对于绝大多数应用系统开发者来说关系不太大，但是对于一些框架开发者来说，必须要注意。比如，Spark和Flink的开发者都使用了一些办法来解决类型擦除问题，对于API调用者来说，受到的影响不大。

Scala中的泛型

对Java的泛型有了基本了解后，我们接着来了解一下Scala中的泛型。相比而言，Scala的类型系统更复杂，本文只介绍一些简单语法，帮助读者能够读懂一些源码。

Scala中，泛型放在了中括号[]中。或者我们可以简单地理解为，原来Java的泛型类，现在改为[T]即可。

我们创建一个Stack[T]的泛型类，并实现了两个简单的方法，类中各成员和方法都可以使用泛型T。我们也定义了泛型方法，形如isStackPeekEquals[T]，方法中可以使用泛型T。

1. object MyStackDemo {  // Stack泛型类  class Stack[T] {   private var elements: List[T] = Nil   def push(x: T) { elements = x :: elements }   def peek: T = elements.head  }  // 泛型方法，检查两个Stack顶部是否相同  def isStackPeekEquals[T](p: Stack[T], q: Stack[T]): Boolean = {   p.peek == q.peek  }  def main(args: Array[String]): Unit = {    val stack = new Stack[Int]    stack.push(1)    stack.push(2)    println(stack.peek)    val stack2 = new Stack[Int]    stack2.push(2)    val stack3 = new Stack[Int]    stack3.push(3)    println(isStackPeekEquals(stack, stack2))    println(isStackPeekEquals(stack, stack3))  }} 

总结

本文简单介绍了Java/Scala的泛型，它允许数据类型是可变，提升了代码的复用性，是很多框架都会采用的技术，开发者非常有必要了解泛型的基本用法。

编程语言往往使程序员能够比使用机器语言更准确地表达他们所想表达的目的。对那些从事计算机科学的人来说，懂得程序设计语言是十分重要的，因为在当今所有的计算都需要程序设计语言才能完成。