Обобщения

Обобщения существуют только на этапе компиляции: компилятор стирает каждый параметр типа до его границы или до Object, если границы нет, и вставляет приведения. Поэтому в рантайме List<String> и List<Integer> — это идентичный сырой List без сохранённой информации о типе элемента. Это запрещает new T(), примитивные аргументы вроде List<int> и любую проверку обобщённого типа в рантайме вроде instanceof List<String>.

Обобщённый метод объявляет собственный <T> перед типом возврата, и компилятор выводит его заново на каждом вызове. Класс при этом может быть вовсе не обобщённым — поэтому Collections.emptyList() работает как static. <T> класса привязан один раз к экземпляру, и static-метод им пользоваться не может.

Сырой (raw) List — обобщённый тип без аргумента типа, наследие эпохи до generics. Компилятор отключает для него проверку типов, поэтому положить можно что угодно, получив лишь unchecked-предупреждение. List<Object> проверяется полностью и хранит любые объекты. List<?> тоже проверяется, но тип элемента неизвестен, поэтому добавить можно только null.

Верхняя граница позволяет компилятору вызывать члены ограничивающего типа на T; без неё T — лишь Object, и стирается граница до себя, а не до Object. Несколько границ пишут через &, класс первым. Граница ограничивает, чем можно подставить T — это не проверка рантайма, и super-границу имеет только wildcard, но не параметр типа.

List<?> — неограниченный wildcard: тип элемента неизвестен, поэтому читать элементы можно лишь как Object, а добавить — только null. List<? extends T> — производитель с верхней границей: элементы читаются как T, но добавить всё равно ничего нельзя, кроме null, ведь точный подтип неизвестен. List<? super T> — потребитель с нижней границей: добавить можно T или его подтипы, но читаются элементы только как Object.

Загрязнение кучи — это когда переменная параметризованного типа указывает на объект не того типа: ссылка List<String>, а внутри лежит Integer. Стирание это пропускает: приведение непроверяемое, поэтому плохое значение всплывает лишь позже — на неявном приведении при чтении, далеко от причины. Классический источник — обобщённый varargs: foo(List<String>... lists) компилируется в реифицированный List[], который ковариантность массивов позволяет загрязнить.

PECS — producer-extends, consumer-super. Параметр, который только производит значения T для чтения, объявляется как ? extends T; тот, что только потребляет записываемые T, — как ? super T; а тот, что делает и то и другое, берёт обычный T. Чтение из ? extends T безопасно, ведь каждый элемент — как минимум T; запись в ? super T безопасна, ведь T помещается в любой контейнер супертипа.

Массивы реифицированы, а обобщения стёрты. Массив хранит тип компонента в рантайме и сверяет с ним каждую запись, но new T[10] стёрся бы до new Object[10], то есть проверял бы записи против Object, и его объявленный тип оказался бы ложью. Поэтому компилятор запрещает создание обобщённого массива. Обходят это через (T[]) new Object[10] с непроверяемым предупреждением, через Array.newInstance с токеном Class<T> либо взяв List<T>.

Нет. <T> класса привязан к экземпляру, а static-член принадлежит самому классу — к тому же после стирания за Box<String> и Box<Integer> стоит один класс Box, так что статическому контексту нечего понимать под T. static T value; и static T get() — ошибки компиляции. Вместо этого static-метод вправе объявить собственный параметр, выводимый на каждом вызове, — так и устроен Collections.emptyList().