Java 中的泛型（超全详解）

Java 中的泛型（Generics）是一种强大的特性，它允许在类、接口和方法定义中定义类型参数。通过泛型，Java 提供了一种方式来提高代码的可重用性和类型安全性。泛型最早在 Java 5 中引入，在后来的开发中得到了广泛的应用。接下来，我们将详细探讨 Java 中的泛型，包括其基本概念、使用方法以及具体的代码示例。

基本概念

泛型允许程序员在类、接口和方法中定义一个或多个类型参数，这些类型参数可以在实际使用时被具体的类型替代。在没有泛型之前，Java 的集合类只能存储 Object 类型的对象，转型时容易出现 ClassCastException 异常。而使用泛型后，可以在编译期间进行类型检查，从而减少运行时错误。

例如，使用泛型定义一个简单的盒子（Box）类，用来存储任何类型的对象：

public class Box<T> {
    private T item;

    public void setItem(T item) {
        this.item = item;
    }

    public T getItem() {
        return item;
    }
}

在上面的代码中，Box<T> 是一个泛型类，T 是一个类型参数，表示这个类可以接受任何类型。在 setItem 和 getItem 方法中，我们通过 T 来定义变量的类型，从而确保类型安全。

使用泛型

我们可以使用泛型来创建各种类型的实例。例如，我们可以创建一个 Box 来存储 String 类型的对象和另一个 Box 来存储 Integer 类型的对象：

public class GenericExample {
    public static void main(String[] args) {
        Box<String> stringBox = new Box<>();
        stringBox.setItem("Hello, Generics!");
        System.out.println(stringBox.getItem());

        Box<Integer> integerBox = new Box<>();
        integerBox.setItem(123);
        System.out.println(integerBox.getItem());
    }
}

在上述示例中，Box<String> 表示这个盒子可以存储 String 类型的对象，Box<Integer> 表示可以存储 Integer 类型的对象。这使得代码在编译时期就能够检查类型的正确性，避免了运行时转型错误的发生。

泛型方法

除了泛型类外，我们还可以定义泛型方法。泛型方法是指在方法定义时使用类型参数。下面是一个泛型方法的示例：

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

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5};
        String[] strArray = {"Hello", "World"};

        printArray(intArray);
        printArray(strArray);
    }
}

在这个例子中，printArray 方法是一个泛型方法，它可以接收任何类型的数组。通过使用 <T>，我们定义了一个类型参数，方法的参数类型和返回类型都可以动态地根据传入的具体类型来决定。

受限类型

在某些情况下，我们可能希望将泛型的类型限制为某个特定的父类或接口，这可以通过使用 extends 关键字来实现。例如，我们可以定义一个只接受 Number 类型及其子类的泛型方法：

public class BoundedTypeExample {
    public static <T extends Number> void showValue(T value) {
        System.out.println("Value: " + value);
    }

    public static void main(String[] args) {
        showValue(10); // Integer
        showValue(10.5); // Double
    }
}

在此示例中，T 被限制为 Number 类型及其子类，因此我们只能传递 Number 或其子类的实例。

结论

泛型是 Java 中一个非常重要的特性，它提高了代码的重用性和类型安全性。在使用集合类、定义类或方法时，泛型能有效地减少运行时错误，确保类型的正确性。在实际开发中，合理使用泛型将极大地提升代码的可读性和可维护性。希望通过本文的介绍，您能够对 Java 中的泛型有一个全面的理解。