Java泛型：灵活多变的类型参数化工具

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一、泛型

1、什么是泛型

在传统的编程方法中，类和方法通常被限定为使用特定的类型。这些类型可能是基础的数据类型（如整数、字符等），或者是由程序员自己定义的复杂类型。这种方式在处理单一类型数据时很有效，但当我们需要编写更加灵活、能够适用于多种数据类型的代码时，这种严格的类型限制就变成了一个约束。

泛型，就是为了解决这种限制而生的。简单来说，泛型可以理解为一种“类型模板”，它允许程序员编写的代码能够适应不同的数据类型，而不必为每种可能的数据类型都编写一个新版本。

泛型的厉害之处，就在于它的灵活性和重用性。你可以写一个泛型方法或类，然后在需要的时候用具体的类型去实例化它，比如整数、字符串或者是你自定义的任何类型。这样，你就可以用同一套代码处理不同类型的数据，极大地提高了代码的通用性和可维护性。

2、泛型的语法

泛型的基本语法主要包括以下几个方面：

1. 泛型类和接口：

   • 在类或接口后面加上<T>来声明一个泛型类或接口。
   • T是类型参数，代表一种未指定的类型。在实例化类或接口时，你可以用具体的类型替换它。
   • 示例：

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

   这个例子中，Box类可以用任何类型的对象来实例化，例如Box<Integer>或Box<String>。

2. 泛型方法：

   • 泛型方法可以定义在普通类中，也可以定义在泛型类中。
   • 在方法返回类型之前使用<T>来声明一个泛型方法。
   • 示例：

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

   这个方法可以接受任何类型的参数，并返回相同类型的对象。

3. 类型通配符：

   • 使用?表示未知类型，通常用在参数、字段、局部变量上，以及泛型方法的返回类型上。
   • 示例：

     public void processElements(List<?> elements) {for (Object e : elements) {// 处理e}
     }
     

   List<?>可以接受任何类型的List。

4. 限定的类型参数：

   • 你可以限制类型参数可以接受的类型范围。
   • 使用extends关键字来限定类型参数的上界（即它必须是特定类或接口的子类型）。
   • 示例：

     public <T extends Number> double sum(List<T> numbers) {double sum = 0.0;for (Number n : numbers) {sum += n.doubleValue();}return sum;
     }
     

这个方法只接受Number类型或其子类的List。

泛型存在的意义：

• 在编译的时候，帮我们进行类型的检查。
• 在编译的时候，帮我们进行类型的转换。

二、泛型类的使用

1、泛型类的语法

泛型类<类型实参> 变量名; // 定义一个泛型类引用new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象

MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();

注意：泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类！

2、泛型如何编译的

2.1、擦除机制

在编译时，Java编译器将所有的泛型类型参数替换掉，这个过程就是类型擦除。

• 泛型类型参数被替换为它们的边界或者Object。
• 如果类型参数是有界的（<T extends Number>），编译器将类型参数替换为它的第一个边界。
• 如果类型参数是无界的（<T>），编译器将类型参数替换为Object。

Java的泛型机制是在编译级别实现的，编译器生成的字节码在运行期间并不包含泛型的类型信息。

2.2、为什么不能实例化泛型类型数组

class MyArray<T> {public T[] array = (T[])new Object[10];public T getPos(int pos) {return this.array[pos];}public void setVal(int pos,T val) {this.array[pos] = val;}public T[] getArray() {return array;}
}public class demo1 {public static void main(String[] args) {MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>();Integer[] strings = myArray1.getArray();}
}

由于类型擦除的原因，不能直接创建一个泛型数组。类型擦除会将泛型类型参数T替换为Object，这导致了类型不匹配，从而在运行时抛出ClassCastException。

3、泛型方法

语法：方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { ... }

例子：写一个泛型方法，用于交换数组中两个元素的位置：

public class GenericMethodTest {// 泛型方法 printArraypublic static < E > void printArray( E[] inputArray ) {for(E element : inputArray) {System.out.printf("%s ", element);}System.out.println();}public static void main(String args[]) {// 创建不同类型数组： Integer, Double 和 CharacterInteger[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };Double[] doubleArray = { 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 };Character[] charArray = { 'H', 'E', 'L', 'L', 'O' };System.out.println("整型数组元素为:");printArray(intArray);   // 传递一个整型数组System.out.println("\n双精度型数组元素为:");printArray(doubleArray);   // 传递一个双精度型数组System.out.println("\n字符型数组元素为:");printArray(charArray);   // 传递一个字符型数组}
}

• 泛型方法可以声明在普通类或泛型类中。
• 泛型方法的声明包括一个类型参数部分，跟在方法的修饰符和返回类型之前。
• 类型参数部分是一个尖括号括起来的类型参数列表，如<T>。