什么是泛型？有什么好处？

Java泛型（generics）是JDK 5中引入的一个新特性，允许在定义类和接口的时候使用类型参数（type parameter）。声明的类型参数在使用时用具体的类型来替换。泛型最主要的应用是在JDK 5中的新集合类框架中。

泛型的好处有两个：

方便：消除强制类型转换，提高代码复用性。以 List 为例，使用泛型后取出元素时无需手动向下转型；如果你希望某个 List 只能存放 String，直接在声明时指定 List<String> 即可，编译器会在编译期保证类型匹配，无需为每种类型编写独立的数据结构实现。
安全：在泛型出现之前，通过 Object 实现的集合在取出元素时必须手动向下转型，转型错误要到运行时才能发现（ClassCastException）。泛型将类型检查提前到编译期，在编译时就能发现类型不匹配的问题，极大增强了程序的安全性。

知识扩展

泛型是如何实现的

Java中的泛型通过类型擦除 的方式来实现，通俗点理解，就是通过语法糖的形式，在 .java -> .class 转换的阶段，将 List<String> 擦除掉转为 List 的手段。换句话说，Java 的泛型只在编译期有效，JVM 在运行期是感知不到泛型的。

什么是类型擦除？

类型擦除的缺点有哪些？

不能以类型参数差异实现方法重载 ：void foo(List<String>) 和 void foo(List<Integer>) 擦除后签名相同，编译报错。
泛型类不能在多个 catch 子句中捕获不同类型的异常：因为异常类型在字节码中必须是具体且可区分的。
泛型类的静态变量只有一份 ：由于 Foo<String> 和 Foo<Integer> 经过擦除后对应同一个 Foo 类，其静态字段只有一份，不会因类型参数的不同而有多份副本。

对泛型通配符的理解

✅泛型中上下界限定符extends 和 super有什么区别？

List<?>, List<Object>, List 之间的区别

List<?> 是通配符类型，表示持有某种未知类型的 List；List<Object> 则是明确可以存放 Object 及其子类的 List。可以将 List<String>、List<Integer> 赋值给 List<?>，却不能将 List<String> 赋值给 List<Object>（泛型不支持协变）。
原始类型 List 可以接收任何带类型参数的 List（为了与遗留代码兼容），但将一个 List<String> 赋值给 List<Object> 会编译报错（泛型不变性）。
List<?> 由于不确定元素的具体类型，只能从列表中读取元素（读出的元素类型为 ? 的边界，即 Object），不能向其中添加除了 null 以外的任何元素。

在泛型为 Integer 的 ArrayList 中存放一个 String 类型的对象

通过反射可以绕过编译期的泛型检查：

java 复制代码

public void test() throws Exception {
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    Method method = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
    method.invoke(list, "Java反射机制实例");
    System.out.println(list.get(0));
}

对数组协变和泛型非协变的理解

所谓协变，可以简单理解为因为 Object 是 String 的父类，所以 Object[] 同样是 String[] 的父类，这种情况 Java 是允许的；但是对于泛型来说，List<Object> 和 List<String> 之间没有继承关系。

为什么要这样设计呢？如果泛型允许协变，考虑如下代码：

java 复制代码

List<Object> a = new ArrayList<String>(); // 编译错误：泛型不允许协变
// 若能执行到下行，允许协变就可以把一个 Integer 加进去
// a.add(1);
// String s = a.get(0); // 编译报错：取出的是 Object 而非 String

既然泛型不允许协变，为什么数组允许协变？原因有二：

数组在设计之初（Java 1.0）还没有泛型的概念，为了兼容性保留了协变特性，例如 Arrays.equals(Object[], Object[]) 等方法可以同时处理 String[] 和 Integer[]，是历史遗留的设计选择。
数组在运行时携带自身的组件类型信息，在尝试存入不兼容类型时会抛出 ArrayStoreException（运行时安全检查），而泛型在运行时类型信息已被擦除，无法做类似检查。数组的运行时类型检查在一定程度上弥补了协变带来的风险。