Java 泛型详解：从入门到实战
一、什么是泛型？
泛型（Generics）是 Java 5 引入的重要特性之一，它允许在定义类、接口和方法时使用类型参数化。通过泛型，我们可以在编写代码时不指定具体类型，而是在使用时再传入具体的类型。
示例：没有泛型的集合操作
Map map = new HashMap();
map.put("key", "value");
String s = (String) map.get("key"); // 必须强制类型转换如果有人插入了 Integer 类型的值，运行时会抛出 ClassCastException。
使用泛型后：
Map map = new HashMap<>();
String s = map.get("key"); // 不需要强制类型转换 泛型帮助我们在编译期就发现类型错误，提高了程序的安全性和可读性。
✅ 二、泛型的优势
| 优势 | 描述 |
|---|---|
| 类型安全 | 编译器会在编译阶段检查类型是否匹配，避免运行时异常 |
| 消除强制类型转换 | 提高代码可读性和安全性 |
| 代码复用 | 同一套逻辑适配多种数据类型 |
| 更好的性能表现 | 减少不必要的类型检查与转换 |
三、泛型的基本用法
1. 定义泛型类
public class Box {
private T item;
public void setItem(T item) {
this.item = item;
}
public T getItem() {
return item;
}
} 使用方式：
Box stringBox = new Box<>();
stringBox.setItem("Hello");
String content = stringBox.getItem(); // 不需要强转 2. 定义泛型接口
public interface Container {
void add(T item);
T get(int index);
} 实现该接口的类也需要使用泛型：
public class ListContainer implements Container {
private List list = new ArrayList<>();
public void add(T item) {
list.add(item);
}
public T get(int index) {
return list.get(index);
}
} 3. 定义泛型方法
public class Util {
public static T getFirst(List list) {
return list.isEmpty() ? null : list.get(0);
}
} 调用方式：
List names = Arrays.asList("Alice", "Bob");
String first = Util.getFirst(names); // 自动推断为 String 类型 四、泛型命名规范
| 符号 | 含义 |
|---|---|
T |
Type，通用类型 |
E |
Element，集合元素 |
K |
Key，键 |
V |
Value，值 |
N |
Number，数字类型 |
⚠️ 五、泛型的限制与注意事项
1. 泛型不是协变的
List intList = new ArrayList<>();
List numberList = intList; // ❌ 编译错误！ 这是为了防止将 Float 添加进 List 中，破坏类型安全。
2. 使用通配符 ?
当不需要关心具体类型时，可以使用通配符：
public void printList(List list) {
for (Object obj : list) {
System.out.println(obj);
}
}还可以结合上下限使用：
：表示 T 或其子类：表示 T 或其父类
3. 泛型不能使用基本类型
只能使用包装类型，如 Integer、Double 等，不能直接使用 int、double。
4. 类型擦除（Type Erasure）
Java 的泛型是通过类型擦除实现的，即在运行时泛型信息会被擦除：
List list1 = new ArrayList<>();
List list2 = new ArrayList<>();
System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass()); // true 这意味着泛型只存在于编译阶段。
六、自定义泛型类示例
下面是一个简单的泛型容器类 Lhist：
public class Lhist {
private V[] array;
private int size;
public Lhist(int capacity) {
array = (V[]) new Object[capacity];
}
public void add(V value) {
if (size == array.length)
throw new IndexOutOfBoundsException();
array[size++] = value;
}
public V get(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException();
return array[index];
}
public int size() {
return size;
}
} 使用方式：
Lhist stringList = new Lhist<>(10);
stringList.add("Hello");
System.out.println(stringList.get(0)); // 输出 Hello 七、Java 类库中的泛型应用
Java 标准库从 Java 5 开始全面支持泛型，尤其是集合框架：
CollectionListSetMapQueue
例如：
List names = new ArrayList<>();
names.add("Tom");
String name = names.get(0); // 无需强转 还广泛使用了通配符和边界限定：
public boolean addAll(Collection c);八、总结
| 特点 | 描述 |
|---|---|
| 类型安全 | 在编译期检查类型，避免运行时异常 |
| 消除强制类型转换 | 提高代码可读性和安全性 |
| 代码复用 | 一份逻辑适配多种类型 |
| 通配符 | 支持灵活的类型匹配（?, ? extends T, ? super T） |
| 类型擦除 | 运行时无泛型信息，仅保留原始类型 |
参考资料 / 推荐阅读
- Oracle 官方文档：Generics
- 《Effective Java》第 5 条：避免不必要的泛型使用
- 《Java 编程思想》泛型章节
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