Java中的泛型详解

在Java中，泛型是一种参数化类型的概念，其可以在编译时期检测类型的合法性，并提供了类型安全性。泛型使得代码更具通用性，可重用性，且更加健壮。

泛型的定义和基本使用

泛型可以应用于类、接口和方法中。其定义格式如下：

class ClassName<T> {
    //代码
}

interface InterfaceName<T> {
    //代码
}

public <T> methodName(T obj) {
    //代码
}

在上述定义中，<T>表示类型参数，可以是任意字母，约定俗成的是T表示Type的意思。

使用泛型时，我们可通过在尖括号内指定具体的类型参数，例如ClassName<Integer>或InterfaceName<String>。

泛型的优势

类型检查

使用泛型可以在编译时期检查类型的合法性，避免了在运行时出现类型转换异常的情况。这极大地提高了代码的可靠性和安全性。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add(123);    // 编译错误，只能添加String类型的元素

代码复用

使用泛型可以编写通用的代码，使得代码更加简洁和易于扩展。例如，可以编写一个通用的容器类，不需要为不同类型的对象编写不同的容器类。

class Container<T> {
    private T element;

    public void setElement(T element) {
        this.element = element;
    }

    public T getElement() {
        return element;
    }
}

Container<String> container1 = new Container<>();
container1.setElement("Hello");
System.out.println(container1.getElement());

Container<Integer> container2 = new Container<>();
container2.setElement(123);
System.out.println(container2.getElement());

上述代码中，Container类可以保存任意类型的对象。

提高性能

使用泛型可以避免不必要的类型转换，从而提高程序的性能。

在集合类中，使用泛型可以避免在获取元素时进行类型转换，从而提高集合的访问效率。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");

String element = list.get(0);    // 不需要进行类型转换

通配符

在使用泛型时，有时候需要扩展代码的通用性，这时可以使用通配符。通配符分为上界通配符和无界通配符。

上界通配符

上界通配符用于表示泛型参数的上界，使用extends关键字来指定上界。

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

List<Integer> intList = new ArrayList<>();
intList.add(1);
intList.add(2);
printList(intList);

List<Double> doubleList = new ArrayList<>();
doubleList.add(1.5);
doubleList.add(2.5);
printList(doubleList);

上述代码中，printList方法接受一个泛型类型的List，其中的元素必须是Number或其子类。这样，我们可以将List<Integer>和List<Double>作为参数传递给printList方法。

无界通配符

无界通配符用于表示泛型参数没有上界，可以接受任意类型的参数。

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

List<String> strList = new ArrayList<>();
strList.add("Hello");
strList.add("World");
printList(strList);

List<Integer> intList = new ArrayList<>();
intList.add(1);
intList.add(2);
printList(intList);

上述代码中，printList方法接受一个无界通配符类型的List，我们可以将任意类型的List作为参数传递给printList方法。

泛型的局限性

在使用泛型时，有一些限制需要注意：

泛型类型参数不能是基本类型，只能是类类型或接口类型。
不能创建泛型类型的数组，例如List<Integer>[] array = new List<Integer>[10];是非法的。

总结

Java中的泛型是一种强大的特性，可以提高代码的类型安全性、代码复用性和性能。通过学习泛型的定义、使用和通配符的应用，我们可以更好地应用泛型来编写更加健壮和优雅的Java代码。

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