Java 溯本求源之基础（三十一）—

Java 溯本求源之基础（三十一）——泛型

1. 泛型的定义与基本概念

2. 泛型的优势

3. 泛型的基本语法

3.1 泛型类

3.2 泛型方法

3.3 泛型接口

4. 泛型的边界

4.1 上限通配符（? extends T）

4.2 下限通配符（? super T）

5. 泛型的类型擦除

6. 泛型的使用场景

7. 结语

1. 泛型的定义与基本概念

在 Java 中，泛型（Generics）是一种强大的特性，它允许在类、接口和方法中使用类型参数。通过泛型，我们可以在编译时指定类、接口和方法的操作对象的类型，从而提高代码的安全性和复用性。

简单来说，泛型就是类型参数化。通过泛型，开发者可以编写通用的类、接口和方法，而无需在使用时指定具体的类型，直到编译时才决定具体类型，从而实现代码的类型安全和灵活性。

2. 泛型的优势

类型安全：在没有泛型的情况下，集合类（如 List、Map 等）通常只能存储 Object 类型的元素，这就意味着你在提取元素时需要进行类型转换，且可能会导致 ClassCastException 异常。泛型则通过参数化类型来避免这种情况，确保了类型安全。
代码复用：通过泛型，类、方法和接口可以处理不同类型的数据，避免了重复编写相似代码的需要。
提高可读性：使用泛型后，代码会更具可读性，避免了过多的强制类型转换，代码的意图更加明确。

3. 泛型的基本语法

3.1 泛型类

一个泛型类的定义格式如下：

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

在上面的例子中，T 是类型参数，代表某个具体的类型。在创建对象时，我们可以指定类型：

Box<Integer> integerBox = new Box<>();
integerBox.setValue(10);
System.out.println(integerBox.getValue()); // 输出：10Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.setValue("Hello");
System.out.println(stringBox.getValue()); // 输出：Hello

3.2 泛型方法

除了泛型类外，泛型还可以应用于方法中。泛型方法的定义格式如下：

public <T> void printArray(T[] array) {for (T element : array) {System.out.print(element + " ");}
}

这里的 <T> 是方法级别的泛型，它表示方法的返回类型和参数类型是可以自定义的。例如：

public class Test {public static void main(String[] args) {Integer[] intArray = {1, 2, 3};String[] stringArray = {"Hello", "World"};printArray(intArray);  // 输出：1 2 3printArray(stringArray);  // 输出：Hello World}
}

3.3 泛型接口

泛型还可以应用于接口。下面是一个泛型接口的例子：

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

4. 泛型的边界

在泛型中，除了可以指定类型，还可以使用边界来限制泛型的类型范围。常见的有上限通配符和下限通配符。

4.1 上限通配符（`? extends T`）

上限通配符用于指定某个泛型类型是指定类型或其子类。例如：

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

4.2 下限通配符（`? super T`）

下限通配符用于指定某个泛型类型是指定类型或其父类。例如

public static void addNumbers(List<? super Integer> list) {list.add(10);list.add(20);
}

? super Integer 表示这个 list 的类型参数可以是 Integer 类型或其父类（如 Number、Object）。

5. 泛型的类型擦除

Java 泛型是通过类型擦除来实现的。这意味着在编译时，Java 会将泛型的实际类型替换为原始类型（通常是 Object），因此，在运行时，无法直接获取泛型的类型信息。

例如：

public class Test {public static void main(String[] args) {Box<Integer> intBox = new Box<>();Box<String> strBox = new Box<>();System.out.println(intBox.getClass() == strBox.getClass());  // 输出：true}
}

尽管 intBox 和 strBox 是不同类型的泛型对象，但它们的类类型在运行时是一样的。