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深入理解 Java 泛型（Generics）

article 2025/2/9 0:25:25

Java 泛型（Generics）是一种强大的特性，主要用来实现类型安全的集合和减少代码的重复。本篇技术博客将为大家详细介绍 Java 泛型的概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，旨在帮助读者深入理解并高效使用 Java 泛型。

简介

在 Java 5 中引入的泛型（Generics）允许开发人员在类、接口和方法上定义类型参数。这种能力带来了许多好处，如提高类型安全性、减少类型转换以及增强代码可读性。本博客将一步步深入探讨 Java 泛型的强大功能和应用。

Java 泛型基础概念

泛型是一种将类型参数化的技术，这意味着类、接口或方法被声明为一种类型参数，而非特定的类型。这提供了编译时类型检查和消除了在处理对象时的类型转换。

泛型类

定义具有类型参数的类，例如：

public class Box<T> {
    private T t;

    public void set(T t) {
        this.t = t;
    }

    public T get() {
        return t;
    }
}

泛型接口

类似于泛型类，接口也可以参数化，例如：

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

泛型方法

方法可以声明类型参数，从而灵活地应用于各种类型，例如：

public class Util {
    public static <T> void printArray(T[] array) {
        for (T element : array) {
            System.out.println(element);
        }
    }
}

Java 泛型的使用方法

1. 在集合中使用泛型

泛型在 Java 集合框架中被广泛使用，以提供类型安全。例如，使用泛型定义 List：

List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("Hello");
// stringList.add(10); // 编译错误，10不是字符串

2. 使用通配符

通配符用于匹配任何类型，以下是几种常见类型的通配符：

无界通配符：<?>
有界通配符（上限）：<? extends Number>
有界通配符（下限）：<? super Integer>

示例：

public void printNumbers(List<? extends Number> numbers) {
    for (Number number : numbers) {
        System.out.println(number);
    }
}

3. 限制泛型类型

可以使用 extends 或 super 关键词来限制泛型的类型参数：

public class Container<T extends Number> {
    private T value;

    public T getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(T value) {
        this.value = value;
    }
}

Java 泛型的常见实践

类型推断：Java 编译器可以自动推断类型，这通常在调用泛型方法时出现。
PECS（Producer Extends, Consumer Super）原则：对于提供 T 类型数据的结构使用 <? extends T>，而对于消费 T 类型数据的结构使用 <? super T>。