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Java-泛型总结

article 2025/3/20 15:56:18

Java-泛型&通配符总结

泛型
- 什么是泛型？有什么作用？
- 泛型的使用方式有哪几种？
- 项目中哪里用到了泛型？
- 什么是泛型擦除机制？为什么要擦除?
- 什么是桥方法？
- 泛型有哪些限制？为什么？
- 以下代码是否能编译，为什么？

泛型

什么是泛型？有什么作用？

Java 泛型（Generics） 是 JDK 5 中引入的一个新特性。使用泛型参数，可以增强代码的可读性以及稳定性。

编译器可以对泛型参数进行检测，并且通过泛型参数可以指定传入的对象类型。比如 ArrayList<Persion> persons = new ArrayList<Persion>() 这行代码就指明了该 ArrayList 对象只能传入 Persion 对象，如果传入其他类型的对象就会报错。

ArrayList<E> extends AbstractList<E>

并且，原生 List 返回类型是 Object ，需要手动转换类型才能使用，使用泛型后编译器自动转换。

泛型的使用方式有哪几种？

泛型一般有三种使用方式:泛型类、泛型接口、泛型方法。

泛型类

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Test<T>{

    private T key;

    public Test(T key) {
        this.key = key;
    }

    public T getKey(){
        return key;
    }
}

如何实例化泛型类：

Test<Integer> testInteger = new Test<Integer>(123456);

泛型接口

public interface Test<T> {
    public T method();
}

实现泛型接口，不指定类型：

class TestImpl<T> implements Test<T>{
    @Override
    public T method() {
        return null;
    }
}

实现泛型接口，指定类型：

class TestImpl<T> implements Test<String>{
    @Override
    public String method() {
        return "hello";
    }
}

泛型方法

  public static < E > void printArray( E[] inputArray )
   {
         for ( E element : inputArray ){
            System.out.printf( "%s ", element );
         }
         System.out.println();
    }

使用：

// 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
Integer[] intArray = { 1, 2, 3 };
String[] stringArray = { "Hello", "World" };
printArray( intArray  );
printArray( stringArray  );

项目中哪里用到了泛型？

自定义接口通用返回结果 CommonResult<T> 通过参数 T 可根据具体的返回类型动态指定结果的数据类型
定义 Excel 处理类 ExcelUtil<T> 用于动态指定 Excel 导出的数据类型
构建集合工具类（参考 Collections 中的 sort, binarySearch 方法）。
…

什么是泛型擦除机制？为什么要擦除?

Java 的泛型是伪泛型，这是因为 Java 在编译期间，所有的泛型信息都会被擦掉，这也就是通常所说类型擦除。

编译器会在编译期间，会动态地将泛型 T 擦除为 Object 或将 T extends xxx 擦除为其限定类型 xxx 。

因此，泛型本质上其实还是编译器的行为，为了保证引入泛型机制但不创建新的类型，减少虚拟机的运行开销，编译器通过擦除将泛型类转化为一般类。

举个例子：

List<Integer> list = new ArrayList<>();

list.add(12);
//1.编译期间直接添加会报错
list.add("a");
Class<? extends List> clazz = list.getClass();
Method add = clazz.getDeclaredMethod("add", Object.class);
//2.运行期间通过反射添加，是可以的
add.invoke(list, "kl");

System.out.println(list)

再来举一个例子 : 由于泛型擦除的问题，下面的方法重载会报错。

public void print(List<String> list)  { }
public void print(List<Integer> list) { }

在这里插入图片描述

原因也很简单，泛型擦除之后，List<String> 与 List<Integer> 在编译以后都变成了 List 。

既然编译器要把泛型擦除，那为什么还要用泛型呢？用 Object 代替不行吗？

这个问题其实在变相考察泛型的作用：

使用泛型可在编译期间进行类型检测。
使用 Object 类型需要手动添加强制类型转换，降低代码可读性，提高出错概率。
泛型可以使用自限定类型如 T extends Comparable 。

什么是桥方法？

桥方法(Bridge Method) 用于继承泛型类时保证多态。

class Node<T> {
    public T data;
    public Node(T data) { this.data = data; }
    public void setData(T data) {
        System.out.println("Node.setData");
        this.data = data;
    }
}

class MyNode extends Node<Integer> {
    public MyNode(Integer data) { super(data); }

  	// Node<T> 泛型擦除后为 setData(Object data)，
  	//而子类 MyNode 中并没有重写该方法，所以编译器会加入该桥方法保证多态
   	public void setData(Object data) {
        setData((Integer) data);
    }

    public void setData(Integer data) {
        System.out.println("MyNode.setData");
        super.setData(data);
    }
}

⚠️注意：桥方法为编译器自动生成，非手写。

泛型有哪些限制？为什么？

泛型的限制一般是由泛型擦除机制导致的。擦除为 Object 后无法进行类型判断

只能声明不能实例化 T 类型变量。
泛型参数不能是基本类型。因为基本类型不是 Object 子类，应该用基本类型对应的引用类型代替。
不能实例化泛型参数的数组。擦除后为 Object 后无法进行类型判断。
不能实例化泛型数组。
泛型无法使用 Instance of 和 getClass() 进行类型判断。
不能实现两个不同泛型参数的同一接口，擦除后多个父类的桥方法将冲突
不能使用 static 修饰泛型变量
…

以下代码是否能编译，为什么？

public final class Algorithm {
    public static <T> T max(T x, T y) {
        return x > y ? x : y;
    }
}

无法编译，因为 x 和 y 都会被擦除为 Object 类型， Object 无法使用 > 进行比较

在这里插入图片描述

public class Singleton<T> {

    public static T getInstance() {
        if (instance == null)
            instance = new Singleton<T>();

        return instance;
    }

    private static T instance = null;
}