详解 Java 泛型：核心概念与实用示例

Java 泛型（Generics）是Java SE 5引入的一项特性，旨在提高代码的可重用性和类型安全性。通过泛型，开发者可以编写一个通用的类、接口或方法，可以与多种类型一起工作，而不需要为每种类型创建不同的版本。

泛型的核心概念

泛型类（Generic Class）：
泛型类是包含一个或多个类型参数的类。例如：

public class Box<T> {private T content;public void setContent(T content) {this.content = content;}public T getContent() {return content;}
}

这里，T 是类型参数，可以在创建 Box 对象时指定具体的类型：

Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.setContent("Hello");Box<Integer> integerBox = new Box<>();
integerBox.setContent(123);

泛型方法（Generic Method）：

泛型方法是包含类型参数的方法。类型参数在方法的声明中被指定。例如：

public class GenericMethodExample {public static <T> void printArray(T[] array) {for (T element : array) {System.out.println(element);}}public static void main(String[] args) {Integer[] intArray = {1, 2, 3, 4};String[] stringArray = {"A", "B", "C"};printArray(intArray);printArray(stringArray);}
}

泛型接口（Generic Interface）：

泛型接口和泛型类类似。它们允许类型参数在接口中使用。例如：

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

类型通配符（Wildcard）：

泛型中的通配符用于表示未知类型。通配符有三种形式：

无限制通配符（?）：表示任何类型。

public void printList(List<?> list) {for (Object elem : list) {System.out.println(elem);}
}

有上限的通配符（? extends Type）：表示类型是 Type 或其子类。

public void processList(List<? extends Number> list) {for (Number num : list) {System.out.println(num);}
}

有下限的通配符（? super Type）：表示类型是 Type 或其父类。

public void addNumber(List<? super Integer> list) {list.add(new Integer(123));
}

类型擦除（Type Erasure）：

泛型在编译时会进行类型擦除，这意味着泛型类型在运行时被移除，并替换为其限定类型（如果未指定，则为 Object）。这使得泛型可以与非泛型代码互操作。

public class Box<T> {private T content;public void setContent(T content) {this.content = content;}public T getContent() {return content;}
}

编译后：

public class Box {private Object content;public void setContent(Object content) {this.content = content;}public Object getContent() {return content;}
}

使用泛型的注意事项

不能创建泛型类型的实例：

public class Box<T> {// T t = new T(); // 错误：不能直接创建泛型类型的实例
}

静态成员不能使用类型参数：

public class Box<T> {// private static T content; // 错误：静态变量不能使用类型参数
}

泛型数组创建受限：

public class Box<T> {// T[] array = new T[10]; // 错误：不能直接创建泛型数组
}

示例：使用泛型的栈

public class GenericStack<T> {private List<T> stack = new ArrayList<>();public void push(T element) {stack.add(element);}public T pop() {if (!stack.isEmpty()) {return stack.remove(stack.size() - 1);}return null;}public boolean isEmpty() {return stack.isEmpty();}public static void main(String[] args) {GenericStack<String> stringStack = new GenericStack<>();stringStack.push("Hello");stringStack.push("World");System.out.println(stringStack.pop()); // 输出：WorldGenericStack<Integer> intStack = new GenericStack<>();intStack.push(1);intStack.push(2);System.out.println(intStack.pop()); // 输出：2}
}