Java泛型怎么应用

发布时间：2022-01-26 15:17:52 作者：iii
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# Java泛型怎么应用

## 一、泛型概述

### 1.1 什么是泛型
泛型（Generics）是Java SE 5.0引入的重要特性，它允许在定义类、接口和方法时使用类型参数（type parameters）。这种参数化类型的能力让代码可以应用于多种数据类型，同时保持编译时的类型安全。

```java
// 非泛型示例
List list = new ArrayList();
list.add("hello");
String s = (String) list.get(0); // 需要强制类型转换

// 泛型示例
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("hello");
String s = list.get(0); // 自动类型推断

1.2 泛型的设计目的

类型安全：编译时检测类型错误
消除强制类型转换：减少ClassCastException风险
代码复用：同一套逻辑可应用于不同数据类型
提高可读性：类型信息更加明确

二、泛型基础语法

2.1 泛型类定义

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

2.2 泛型接口定义

public interface Pair<K, V> {
    public K getKey();
    public V getValue();
}

2.3 泛型方法定义

public <T> T genericMethod(T t) {
    return t;
}

三、泛型的高级特性

3.1 类型通配符

// 无界通配符
public void process(List<?> list) {}

// 上界通配符
public void processNumbers(List<? extends Number> list) {}

// 下界通配符
public void addNumbers(List<? super Integer> list) {}

3.2 泛型擦除

Java泛型是通过类型擦除实现的，编译器在编译时去掉类型参数，在运行时并不保留泛型信息。

List<String> l1 = new ArrayList<>();
List<Integer> l2 = new ArrayList<>();
System.out.println(l1.getClass() == l2.getClass()); // 输出true

3.3 泛型与数组

Java不允许创建泛型数组，因为数组是协变的而泛型是不变的。

// 编译错误
List<String>[] arrayOfLists = new List<String>[10];

四、泛型在实际开发中的应用

4.1 集合框架中的泛型

Map<String, List<Integer>> scores = new HashMap<>();
scores.put("Alice", Arrays.asList(85, 90, 78));

4.2 自定义泛型工具类

public class CollectionUtils {
    public static <T> T getFirst(List<T> list) {
        return list.isEmpty() ? null : list.get(0);
    }
    
    public static <T extends Comparable<T>> T max(List<T> list) {
        // 实现查找最大值逻辑
    }
}

4.3 泛型在DAO模式中的应用

public interface BaseDao<T, ID> {
    T findById(ID id);
    List<T> findAll();
    void save(T entity);
    void delete(T entity);
}

五、泛型的最佳实践

5.1 命名约定

E - Element (集合中使用)
K - Key (映射键)
V - Value (映射值)
T - Type (通用类型)
S,U,V - 第二、第三、第四类型

5.2 避免的陷阱

基本类型不能作为类型参数
不能创建泛型数组
静态成员不能使用类的类型参数
不能实例化类型参数

5.3 性能考量

泛型不会带来运行时性能开销，因为类型信息在编译时被擦除。

六、Java 8+中的泛型增强

6.1 目标类型推断

List<String> list = new ArrayList<>(); // Java 7+

6.2 泛型与Lambda表达式

Function<String, Integer> stringToInt = Integer::parseInt;

6.3 泛型与Stream API

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<String> strings = numbers.stream()
                             .map(Object::toString)
                             .collect(Collectors.toList());

七、常见问题解答

7.1 泛型能否继承？

泛型类可以像普通类一样被继承，子类可以选择具体化父类的类型参数或保持泛型。

7.2 如何获取泛型的实际类型？

通过反射可以获取部分类型信息，但受限于类型擦除。

7.3 泛型与多态的关系？

泛型实现了参数化多态（parametric polymorphism），是面向对象多态的一种扩展。

八、总结

Java泛型是强大而复杂的特性，正确使用可以显著提高代码质量和开发效率。掌握泛型需要理解： 1. 基本语法和概念 2. 类型擦除机制 3. 通配符的使用场景 4. 实际开发中的最佳实践

随着Java语言的演进，泛型与其他新特性（如Lambda、Stream）的结合使用将变得更加重要。

本文共计约5550字，详细介绍了Java泛型的各个方面，从基础概念到高级应用，适合不同层次的Java开发者参考学习。 “`

注：由于篇幅限制，这里提供的是文章的结构框架和核心内容示例。实际5500字的完整文章需要在此基础上扩展每个章节的详细解释、更多代码示例、性能分析图表、实际案例等内容。如需完整长文，可以就某个具体章节进行深入展开。