Ένας generic (γενικός) τύπος δεδομένων είναι ένας τύπος δεδομένων ο οποίος μπορεί να λαμβάνει ως παραμέτρους άλλους τύπους δεδομένων. Γενικότερα όταν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε κλάσεις που μπορούν να αποθηκεύσουν αντικείμενα οποιασδήποτε κλάσης (π.χ. για αν δημιουργήσουμε μία διασυνδεδεμένη λίστα) τότε θα πρέπει τις κλάσεις αυτές να τις κάνουμε τόσο γενικές ώστε να μπορούν να λαμβάνουν ως όρισμα οποιονδήποτε τύπο δεδομένων. Η υιοθέτηση γενικών κλάσεων έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να αποθηκεύσει οποιαδήποτε κλάση, όμως απαιτεί αρκετά type-casts και ενέχει κινδύνους ως προς την ορθή διαχείριση των δεδομένων από τους προγραμματιστές.

Δείτε το παρακάτω παράδειγμα της κλάσης Box, η οποία θέλουμε να μπορεί να αποθηκεύσει οποιονδήποτε τύπο δεδομένων.

Box.java

public class Box {
  private Object object;
 
  public void set(Object object) { this.object = object; }
  public Object get() { return object; }
}

Στο παραπάνω παράδειγμα επειδή όλες οι κλάσεις στη Java κληρονομούν την κλάση Object, μπορείτε να περάσετε ως όρισμα στις μεθόδους της συγκεκριμένης κλάσης οποιοδήποτε τύπο δεδομένων. Δείτε το παρακάτω παράδειγμα κώδικα που χρησιμοποιεί την κλάση Box.

BoxUsage.java

public class BoxUsage {
   public static void main(String args[]) {
     Box b = new Box();
     Integer n = new Integer(5);
     b.set(n);
     String s = (String)b.get();
   }
}

Ο παραπάνω κώδικας αφού μεταγλωττιστεί και επιχειρήσουμε να το τρέξουμε παράγει το παρακάτω exception καθώς επιχειρούμε να αναθέσουμε μία μεταβλητή τύπου String ένα αντικείμενο τύπου Integer.

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
        at BoxUsage.main(BoxUsage.java:7)

Παρατηρήστε επίσης, ότι στην τελευταία γραμμή είμαστε υποχρεωμένοι να κάνουμε cast την επιστρεφόμενη τιμή της μεθόδου get() από Object σε String. Προκειμένου να αποφύγουμε τα παραπάνω προβλήματα και να είμαστε σίγουροι ότι ο κώδικας που γράφουμε δεν περιέχει λάθη στη χρήση τύπων δεδομένων η Java εισάγει τους παραμετρικούς τύπους δεδομένων, γνωστούς ως Generics. Η κλάση Box με χρήση Generics θα μπορούσε να γραφεί ως εξής:

Box.java

/**
 * Generic version of the Box class.
 * @param <T> the type of the value being boxed
 */
public class Box<T> {
  // T stands for "Type"
  private T t;
 
  public void set(T t) { this.t = t; }
  public T get() { return t; }
}

Η παραπάνω δήλωση της κλάσης Box σημαίνει ότι κατά τον ορισμό αντικειμένων της κλάσης αυτά θα πρέπει να προσδιορίζεται ανάμεσα στους χαρακτήρες '<', ΄>' ένας επιπλέον reference τύπος δεδομένων, δηλ μπορούμε να γράψουμε

Box<String> b1 = new Box<String>();
Box<Integer> b2  = new Box<Integer>();
Box<Student> b3 = new Box<Student>(); // όπου Student μία κλάση που έχουμε κατασκευάσει. 

Ο τύπος δεδομένων που χρησιμοποιούμε ανάμεσα στους χαρακτήρες '<', ΄>' είναι ο τύπος δεδομένων που επιτρέπεται να αποθηκευθεί στην κλάση Box κάθε φορά.

• E - Element (χρησιμοποείται στο Java Collections Framework)
• K - Key
• N - Number
• T - Type
• V - Value
• S,U,V etc. - 2nd, 3rd, 4th types

Box<Integer> integerBox = new Box<Integer>();

Εναλλακτικά μπορείτε να γράψετε

Box<Integer> integerBox = new Box<>();

Εδώ ο compiler αντιλαμβάνεται ότι δημιουργείται μία μεταβλητή τύπου Box<Integer> και δημιουργεί ένα αντικείμενο αυτού του τύπου

Προσοχή: το παραπάνω δεν είναι ίδιο με το παρακάτω.

Box<Integer> integerBox = new Box();

Στο τελευταίο ο compiler θα εκδώσει το παρακάτω warning.

Note: BoxUsage.java uses unchecked or unsafe operations.
Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.

Εκτός από κλάσεις μπορούμε να ορίσουμε και διεπαφές ως παραμετρικούς τύπους. Το interface Stack που ορίζεται παρακάτω είναι ένα παράδειγμα παραμετρικού interface το οποίο προδιαγράφει τη λειτουργία της στοίβας.

Stack.java

interface Stack <T> {
  public int size();
  public boolean isEmpty();
  public void push(T obj);
  public T pop();
  public T top();
}

Το interface δηλώνει ότι η στοίβα λαμβάνει ως όρισμα ένα τύπο δεδομένων που αντιστοιχεί στα αντικείμενα που αποθηκεύονται σε αυτή.

Άλλο παράδειγμα παραμετρικού interface είναι το java.lang.Comparable το οποίο δηλώνει τη μέθοδο int compareTo(T o) με την οποία συγκρίνονται δύο αντικείμενα του ιδίου τύπου. Η μέθοδος compareTo χρησιμοποιείται από αλγορίθμους ταξινόμησης, αλλά και από δομές δεδομένων που αποθηκεύουν τα δεδομένα ταξινομημένα. Η παράμετρος Τ δηλώνει τον τύπο δεδομένων των δύο αντικειμένων που θα συγκριθούν.

interface Comparable<T> {
  int compareTo(T o)
}

Δείτε το παρακάτω παράδειγμα, όπου αντί για μία παράμετρο έχουμε δύο.

Pair.java

public interface Pair<K, V> {
    public K getKey();
    public V getValue();
    public void setKey(K key);
    public void setValue(V value);
}

OrderedPair.java

public class OrderedPair<K, V> implements Pair<K,V> {
 
    private K key;
    private V value;
 
    public OrderedPair(K key, V value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }
 
    public void setKey(K key) { this.key = key; }
    public void setValue(V value) { this.value = value; }
    public K getKey()   { return key; }
    public V getValue() { return value; }
}

Με βάση τον παραπάνω κώδικα μπορείτε να δημιουργήσετε αντικείμενα επιμέρους τύπων ως εξής:

OrderedPairUsage.java

public class OrderedPairUsage {
  public static void main(String args[]) {
    Pair<String, Integer> p1 = new OrderedPair<String, Integer>("Even", 8);
    Pair<String, String>  p2 = new OrderedPair<String, String>("hello", "world");
    OrderedPair<String, Box<Integer>> p = new OrderedPair<>("primes", new Box<Integer>());
    // the following is not allowed
    Pair<String, Integer> p1 = new OrderedPair<>("hello", "world");
  }
}

Όπως δείξαμε προηγούμενα, τα αντικείμενα της κλάσης Box ορίζονται σε συνδυασμό με ένα reference τύπο δεδομένων. Υπάρχει η δυνατότητα να ορίσετε ένα αντικείμενο της κλάσης Box χωρίς την χρήση της επιπλέον παραμέτρου, όπως παρακάτω.

Box b = new Box();

Σε αυτή την περίπτωση καταλήγουμε να έχουμε έναν μη-παραμετρικό τύπο δεδομένων. Ο μεταγλωττιστής δεν είναι σε θέση να γνωρίζει τον τύπο δεδομένων που θα τοποθετήσετε στο συγκεκριμένο αντικείμενο. Ουσιαστικά η παραπάνω δήλωση ισοδυναμεί με μία δήλωση της μορφής.

Box<Object> b = new Box<Object>();

Η προσπάθεια μεταγλώττισης του παρακάτω κώδικα καταδεικνύει το παραπάνω

BoxUsage.java

public class BoxUsage {
   public static void main(String args[]) {
     Box b = new Box(5);
     Box<Number> bn = new Box<>();
     bn.set(b.get());     
   }
}

Το μήνυμα που εμφανίζει ο μεταγλωττιστής για τον παραπάνω κώδικα είναι το εξής:

$> javac BoxUsage.java 
BoxUsage.java:5: error: method set in class Box<T> cannot be applied to given types;
     bn.set(b.get());     
       ^
  required: Number
  found: Object
  reason: actual argument Object cannot be converted to Number by method invocation conversion
  where T is a type-variable:
    T extends Object declared in class Box
Note: BoxUsage.java uses unchecked or unsafe operations.
Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.
1 error

Αν αλλάξετε την γραμμή Box<Number> bn = new Box<>(); σε Box<Object> bn = new Box<>(); το λάθος μεταγλώττισης εξαφανίζεται και εμφανίζεται ένα warning που επισημαίνει ότι στην γραμμή 3 χρησιμοποιείται ένας παραμετρικός τύπος ως απλός (raw generic type).

Η μη χρήση των παραμετρικών τύπων δεδομένων δυσκολεύει τον μεταγλωττιστή να αποφασίσει για την ασφαλή ή μη ασφαλή χρήση των δεδομένων που θα αποθηκευτούν στην κλάση. Δείτε τα παρακάτω παραδείγματα κώδικα

Box<String> stringBox = new Box<>();
Box rawBox = stringBox;           // Safe - OK

Box rawBox = new Box();           // rawBox is a raw type of Box<T>
Box<Integer> intBox = rawBox;     // warning: unchecked conversion

Box<String> stringBox = new Box<>();
Box rawBox = stringBox;
rawBox.set(8);                    // warning: unchecked invocation to set(T)

Όπως είπαμε προηγούμενα η μίξη generics με raw types μπορεί να δημιουργήσει warnings κατά την μεταγλώττιση της μορφής

Note: Example.java uses unchecked or unsafe operations.
Note: Recompile with -Xlint:unchecked for details.

όπως παρακάτω

WarningDemo.java

public class WarningDemo {
    public static void main(String[] args){
        Box<Integer> bi;
        bi = createBox();
    }
 
    static Box createBox(){
        return new Box();
    }
}

Μεταγλωττίζοντας με το flag -Xlint:unchecked εμφανίζει την παραπάνω χρήση

WarningDemo.java:4: warning: [unchecked] unchecked conversion
found   : Box
required: Box<java.lang.Integer>
        bi = createBox();
                      ^
1 warning