Java中的泛型——类型介绍与使用详解

1.什么是泛型

泛型（Generics）是 Java 提供的一种特性，使得类、接口、方法可以操作各种类型的对象，而不必在编写时指定具体的类型。泛型允许我们在定义时使用类型参数，并在实际使用时为这些参数提供具体的类型。泛型的主要目的是提高代码的通用性、类型安全性和可重用性。

泛型的基本概念：

类型参数：泛型使用的占位符，比如 T、E、K、V 等，表示数据类型，具体类型在使用时指定。
编译期检查：泛型提供了编译期类型检查，避免了类型转换异常。

通过泛型，你可以在编译期就发现类型错误，而不必等到运行时。例如，一个 List<String> 会确保该列表只包含字符串。

List<String> list = new ArrayList<>(); 
list.add("Hello"); 
// list.add(123); // 编译时会报错，因为类型不匹配

2.如何使用泛型

泛型的使用分为几类：泛型类、泛型方法、泛型接口等。

泛型类

使用泛型类可以使类在定义时不指定具体的类型，而在使用时传递实际的类型。

class Box<T> { private T value; public void set(T value) { this.value = value; 
} public T get() { return value; } 
}

示例：

Box<Integer> intBox = new Box<>();
intBox.set(123);
System.out.println("Integer: " + intBox.get());  // 输出：Integer: 123Box<String> strBox = new Box<>();
strBox.set("Hello Generics");
System.out.println("String: " + strBox.get());  // 输出：String: Hello Generics

泛型方法

泛型方法是在方法定义中使用类型参数，使得方法可以操作多种类型。

public static <T> void printArray(T[] array) {for (T element : array) {System.out.print(element + " ");}System.out.println();
}Integer[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5};
String[] strArray = {"A", "B", "C"};printArray(intArray);  // 输出：1 2 3 4 5
printArray(strArray);  // 输出：A B C

3.编写泛型

编写泛型类、泛型方法或泛型接口时，首先要确定所操作的类型是未知的，在编写代码时你可以定义类型参数并在使用时指定实际类型。

泛型类

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

使用：

Pair<String, Integer> pair = new Pair<>("Age", 30);
System.out.println("Key: " + pair.getKey() + ", Value: " + pair.getValue());

泛型方法

编写泛型方法时，类型参数需在返回类型前声明。

public static <T> T getFirst(T[] array) {if (array == null || array.length == 0) {return null;}return array[0];
}String[] names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};
System.out.println(getFirst(names));  // 输出：Alice

泛型接口

泛型接口定义在接口中使用类型参数，并在实现类中指定具体类型。

interface Container<T> {void set(T value);T get();
}class ContainerImpl<T> implements Container<T> {private T value;@Overridepublic void set(T value) {this.value = value;}@Overridepublic T get() {return value;}
}

第 4 章：擦拭法

Java 的泛型是通过类型擦除（Type Erasure）实现的。这意味着在编译时，所有泛型信息都会被移除，类型参数会被替换为其原始类型（通常是 Object 或具体的类型边界）。这使得泛型可以与非泛型代码互操作，并保持向后兼容性。

擦拭法的影响

类型信息在运行时丢失：由于类型擦除，运行时无法获取泛型的类型参数。

List<String> list = new ArrayList<>(); 
if (list instanceof ArrayList<String>) { 
// 编译错误，无法检测泛型类型 
}

无法创建泛型数组：因为类型擦除会移除具体的类型信息，不能创建泛型数组。
```
List<Integer>[] listArray = new List<Integer>[10]; // 编译错误
```

5.通配符

通配符 ? 是泛型中的一种特殊类型，用于表示未知的类型。通配符常用于增强代码的灵活性，尤其是在泛型集合中使用。

通配符的种类

无界通配符 ?：表示任意类型。
```
List<?> list = new ArrayList<>();
```

有界通配符（上界）? extends T：表示 T 及其子类。

List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>(); // Integer 是 Number 的子类

有界通配符（下界）? super T：表示 T 及其父类。

List<? super Integer> list = new ArrayList<Number>(); // Number 是 Integer 的父类

示例：

public static void printNumbers(List<? extends Number> list) {for (Number num : list) {System.out.println(num);}
}List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<Double> doubleList = Arrays.asList(1.1, 2.2, 3.3);printNumbers(intList);  // 输出整数
printNumbers(doubleList);  // 输出浮点数

6.泛型与反射

由于泛型在编译时被擦除，运行时类型信息被丢失，反射与泛型的结合有一些特殊的考虑。虽然运行时无法获取具体的类型参数，但你仍然可以通过反射获取泛型类型的一些信息，比如通过 getGenericType()。

示例：使用反射获取泛型类型

import java.lang.reflect.*;class GenericExample<T> {private T value;
}public class Main {public static void main(String[] args) throws Exception {Field field = GenericExample.class.getDeclaredField("value");Type type = field.getGenericType();System.out.println("Generic Type: " + type);}
}