java泛型常见面试题

Posted 2021-11-28 lixuwu

背景：泛型这个知识点平时用的不多，但是在面试的时候很容就被问到，所以还是要准备一些基础的知识储备。

面试旧敌之 Java 泛型 ：主要概念及特点

“泛型” 意味着编写的代码可以被不同类型的对象所重用。

泛型是在JDK1.5之后出现的。

泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

可以看到，使用 Object 来实现通用、不同类型的处理，有这么两个缺点：

1. 每次使用时都需要强制转换成想要的类型
2. 在编译时编译器并不知道类型转换是否正常，运行时才知道，不安全

根据《Java 编程思想》中的描述，泛型出现的动机在于：

有许多原因促成了泛型的出现，而最引人注意的一个原因，就是为了创建容器类。

实际上引入泛型的主要目标有以下几点：

• 类型安全 
  
  • 泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全
  • 编译时期就可以检查出因 Java 类型不正确导致的 ClassCastException 异常
  • 符合越早出错代价越小原则
• 消除强制类型转换 
  
  • 泛型的一个附带好处是，使用时直接得到目标类型，消除许多强制类型转换
  • 所得即所需，这使得代码更加可读，并且减少了出错机会
• 潜在的性能收益 
  
  • 由于泛型的实现方式，支持泛型（几乎）不需要 JVM 或类文件更改
  • 所有工作都在编译器中完成
  • 编译器生成的代码跟不使用泛型（和强制类型转换）时所写的代码几乎一致，只是更能确保类型安全而已

泛型类 

泛型接口

泛型方法

泛型的通配符

无限制通配符

extends 关键字声明了类型的上界，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的子类

super 关键字声明了类型的下界，表示参数化的类型可能是指定的类型，或者是此类型的父类

通配符比较

通过上面的例子我们可以知道，无限制通配符 < ?> 和 Object 有些相似，用于表示无限制或者不确定范围的场景。

两种有限制通配形式 < ? super E> 和 < ? extends E> 也比较容易混淆，我们再来比较下。

你了解泛型通配符与上下界吗？

ps：上下限用图说明

它们的目的都是为了使方法接口更为灵活，可以接受更为广泛的类型。

• < ? super E> 用于灵活写入或比较，使得对象可以写入父类型的容器，使得父类型的比较方法可以应用于子类对象。
• < ? extends E> 用于灵活读取，使得方法可以读取 E 或 E 的任意子类型的容器对象。

用《Effective Java》 中的一个短语来加深理解：

为了获得最大限度的灵活性，要在表示 生产者或者消费者 的输入参数上使用通配符，使用的规则就是：生产者有上限、消费者有下限：

PECS: producer-extends, costumer-super

因此使用通配符的基本原则：

• 如果参数化类型表示一个 T 的生产者，使用 < ? extends T>;
• 如果它表示一个 T 的消费者，就使用 < ? super T>；
• 如果既是生产又是消费，那使用通配符就没什么意义了，因为你需要的是精确的参数类型。

小总结一下：

• T 的生产者的意思就是结果会返回 T，这就要求返回一个具体的类型，必须有上限才够具体；
• T 的消费者的意思是要操作 T，这就要求操作的容器要够大，所以容器需要是 T 的父类，即 super T；

泛型的类型擦除

Java 中的泛型和 C++ 中的模板有一个很大的不同：

• C++ 中模板的实例化会为每一种类型都产生一套不同的代码，这就是所谓的代码膨胀。
• Java 中并不会产生这个问题。虚拟机中并没有泛型类型对象，所有的对象都是普通类。

（摘自：blog.csdn.net/fw0124/arti…）

在 Java 中，泛型是 Java 编译器的概念，用泛型编写的 Java 程序和普通的 Java 程序基本相同，只是多了一些参数化的类型同时少了一些类型转换。

实际上泛型程序也是首先被转化成一般的、不带泛型的 Java 程序后再进行处理的，编译器自动完成了从 Generic Java 到普通 Java 的翻译，Java 虚拟机运行时对泛型基本一无所知。

当编译器对带有泛型的java代码进行编译时，它会去执行类型检查和类型推断，然后生成普通的不带泛型的字节码，这种普通的字节码可以被一般的 Java 虚拟机接收并执行，这在就叫做 类型擦除（type erasure）。

泛型的规则

• 泛型的参数类型只能是类（包括自定义类），不能是简单类型。
• 同一种泛型可以对应多个版本（因为参数类型是不确定的），不同版本的泛型类实例是不兼容的。
• 泛型的类型参数可以有多个
• 泛型的参数类型可以使用 extends 语句，习惯上称为“有界类型”
• 泛型的参数类型还可以是通配符类型，例如 Class

泛型的使用场景

当类中要操作的引用数据类型不确定的时候，过去使用 Object 来完成扩展，JDK 1.5后推荐使用泛型来完成扩展，同时保证安全性。

总结

1.上面说到使用 Object 来达到复用，会失去泛型在安全性和直观表达性上的优势，那为什么 ArrayList 等源码中的还能看到使用 Object 作为类型？

根据《Effective Java》中所述，这里涉及到一个 “移植兼容性”：

泛型出现时，Java 平台即将进入它的第二个十年，在此之前已经存在了大量没有使用泛型的 Java 代码。人们认为让这些代码全部保持合法，并且能够与使用泛型的新代码互用，非常重要。

这样都是为了兼容，新代码里要使用泛型而不是原始类型。

2.泛型是通过擦除来实现的。因此泛型只在编译时强化它的类型信息，而在运行时丢弃(或者擦除)它的元素类型信息。擦除使得使用泛型的代码可以和没有使用泛型的代码随意互用。

3.如果类型参数在方法声明中只出现一次，可以用通配符代替它。

比如下面的 swap 方法，用于交换指定 List 中的两个位置的元素：

private  void swap(List list, int i, int j) {
    //...
}

只出现了一次 类型参数，没有必要声明，完全可以用通配符代替：

private void swap(List list, int i, int j){
    //...
}

对比一下，第二种更加简单清晰吧。

4.数组中不能使用泛型

这可能是 Java 泛型面试题中最简单的一个了，当然前提是你要知道 Array 事实上并不支持泛型，这也是为什么 Joshua Bloch 在 《Effective Java》一书中建议使用 List 来代替 Array，因为 List 可以提供编译期的类型安全保证，而 Array 却不能。

5.Java 中 List 和原始类型 List 之间的区别?

原始类型和带参数类型 之间的主要区别是：

• 在编译时编译器不会对原始类型进行类型安全检查，却会对带参数的类型进行检查
• 通过使用 Object 作为类型，可以告知编译器该方法可以接受任何类型的对象，比如String 或 Integer
• 你可以把任何带参数的类型传递给原始类型 List，但却不能把 List< String> 传递给接受 List< Object> 的方法，因为泛型的不可变性，会产生编译错误。

这道题的考察点在于对泛型中原始类型的正确理解。

ps：这个地方还没理解。。。。