Java中的泛型详解
Java 的泛型（Generics）是一个非常重要的概念，它使得代码可以更灵活和类型安全。通过使用泛型，程序员可以编写可以处理多种数据类型的类、接口和方法，而不必在运行时进行类型转换。
一、什么是泛型？
泛型允许我们定义类、接口或方法时使用类型参数。换句话说，泛型使得数据类型可以延迟到实例化时再指定。泛型提供了编译时的类型检查，从而避免了在运行时进行不安全的强制类型转换。
为什么需要泛型？
在 Java 1.5 之前，集合类（如 ArrayList、HashMap 等）只能存储 Object 类型的对象，这意味着你必须手动进行类型转换，容易引发类型安全问题。
例子（没有泛型的情况）：
ArrayList list = new ArrayList();
list.add("Hello");
list.add(123); // 编译没有问题
String s = (String) list.get(0); // 必须进行类型转换
int n = (Integer) list.get(1); // 如果出错，会在运行时抛出 ClassCastException
由于 ArrayList 只能存储 Object 类型，程序员在使用时需要进行手动类型转换，如果类型不对，可能会在运行时引发错误。为了提高类型安全性和代码的可读性，Java 引入了泛型。
使用泛型：
ArrayList list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
// list.add(123); // 编译时会报错
String s = list.get(0); // 不需要强制类型转换
二、泛型的语法
泛型类
我们可以为一个类定义泛型，以便这个类能够处理不同类型的数据。
示例：定义一个简单的泛型类
public class Box {
private T item;
public void set(T item) { this.item = item; }
public T get() { return this.item; }
}
在这个类中，T 是一个类型参数，代表类中可以持有任何类型的数据。在使用 Box 类时，可以指定 T 的具体类型。
使用泛型类：
Box stringBox = new Box<>();
stringBox.set("Hello");
System.out.println(stringBox.get()); // 输出: Hello
Box integerBox = new Box<>();
integerBox.set(123);
System.out.println(integerBox.get()); // 输出: 123
在使用时，我们通过指定类型参数，确保 Box 只能存储指定类型的数据，比如 String 或 Integer。这样就可以避免类型转换和运行时异常。
泛型方法
除了泛型类，还可以定义泛型方法，这样的方法可以根据调用时传递的参数类型进行相应的操作。
示例：定义泛型方法
public class GenericMethodTest {
public static void printArray(T[] inputArray) {
for (T element : inputArray) {
System.out.println(element);
}
}
}
使用泛型方法：
GenericMethodTest.printArray(new Integer[]{1, 2, 3});
GenericMethodTest.printArray(new String[]{"A", "B", "C"});
这里的 printArray 方法是一个泛型方法，
泛型接口
接口也可以使用泛型。泛型接口的定义与泛型类类似。
示例：定义泛型接口
public interface Pair {
K getKey();
V getValue();
}
public class OrderedPair implements Pair {
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; }
}
使用泛型接口：
Pair pair = new OrderedPair<>("One", 1);
System.out.println(pair.getKey() + ": " + pair.getValue()); // 输出: One: 1
三、泛型的边界与通配符
1. 上界通配符
当我们使用泛型时，有时希望限定类型参数必须是某个类或其子类。这时可以使用上界通配符 ，表示参数类型必须是 T 或 T 的子类。
示例：
public void printNumbers(List list) {
for (Number num : list) {
System.out.println(num);
}
}
这个方法允许 List 中的元素是 Number 类或其子类（如 Integer、Double）。 确保 list 的元素类型是 Number 及其子类。
2. 下界通配符
下界通配符 表示参数类型必须是 T 或 T 的父类。它通常用于写入数据的泛型结构中。
示例：
public void addNumbers(List list) {
list.add(10);
list.add(20);
}
这个方法允许 List 中的元素类型是 Integer 或其父类（如 Number、Object）。 确保 list 至少能够存储 Integer 类型的数据。
3. 无界通配符
无界通配符 表示未知的类型。它适用于当我们对泛型类型没有具体要求时的情况。
示例：
public void printList(List list) {
for (Object obj : list) {
System.out.println(obj);
}
}
这个方法接受任何类型的 List。 表示 List 中的元素可以是任何类型。
四、泛型的限制
-
泛型类型不能是基本类型：泛型只能用于对象类型，不能用于基本数据类型。
Listlist = new ArrayList<>(); // 错误 List list = new ArrayList<>(); // 正确 -
泛型类型在运行时会被擦除：Java 的泛型是通过类型擦除实现的，这意味着在编译后，泛型类型信息会被移除，JVM 只知道操作的是
Object类型。因此，在运行时不能使用instanceof检查泛型类型。if (obj instanceof List) { // 错误，不能直接检查泛型类型 ... } -
不能创建泛型数组：由于类型擦除，Java 不允许创建泛型类型的数组。
List[] array = new List [10]; // 错误
五、实际开发中的注意事项
- 类型安全性：泛型的主要目的是保证类型安全，尽量减少强制类型转换的使用。
- 避免原始类型的使用：尽量避免使用原始类型（如
List而不是List），因为使用原始类型会失去类型检查的好处。 - 选择合适的通配符：在开发中，合理使用通配符（如
和），可以使代码更加灵活。 - 注意性能：虽然泛型可以提高类型安全性，但在某些性能敏感的场景中，过度使用泛型和对象包装可能导致不必要的性能开销。