Java泛型的使用

Java泛型是在JDK 1.5版本中引入的新特性，它为Java程序带来了更加优美和安全的代码编写方式。使用泛型可以实现代码的更好复用性和类型安全，让程序员可以更加专注于业务逻辑的实现。

一、泛型的基本概念

泛型是一种参数化类型的机制，它可以接受不同类型的参数，在编译阶段进行类型检查，并保证程序的类型安全。泛型的核心思想在于参数化类型和类型安全检查。

Java泛型中最重要的概念就是泛型类和泛型方法。泛型类是一种包含泛型类型参数的类，泛型方法是一种包含泛型类型参数的方法。在泛型类和泛型方法中，对类型参数的操作是类型安全且泛化的，能够提高代码的复用性。

下面是一个泛型类和泛型方法的简单示例：

public class Hello {
    private T obj;
    
    public Hello(T obj) {
        this.obj = obj;
    }
    
    public T getObj() {
        return obj;
    }
    
    public <U> void print(U u) {
        System.out.println(u.toString());
    }
}

  

在上面的代码中，Hello是一个泛型类，其中的T是一个类型参数，表示可以支持任意类型的对象。在构造方法中，传入的参数类型是T，表示obj可以保存任意类型的对象。getObj方法的返回值类型是T，表示返回的对象与传入的对象类型是一致的。print方法是一个泛型方法，其中的U也是一个类型参数，表示可以支持任意类型的对象，并将该对象打印出来。

二、泛型类型的限定

泛型类型参数可以通过 extends 关键字来限定其类型，这样就可以使得泛型类型更加具体，并保证代码的类型安全。

下面是泛型类型的限定示例：

public class Pair<T extends Comparable> {
    private T first;
    private T second;
    
    public Pair(T first, T second) {
        if (first.compareTo(second) > 0) {
            this.first = first;
            this.second = second;
        } else {
            this.first = second;
            this.second = first;
        }
    }
    
    public T getFirst() {
        return first;
    }
    
    public void setFirst(T first) {
        this.first = first;
    }
    
    public T getSecond() {
        return second;
    }
    
    public void setSecond(T second) {
        this.second = second;
    }
    
    public String toString() {
        return "(" + first.toString() + ", " + second.toString() + ")";
    }
}

在上面的代码中，Pair是一个泛型类，其中的T通过 extends Comparable 来限定其类型，表示该类型必须实现 Comparable 接口。在构造方法中，使用 compareTo 方法来比较 first 和 second 的大小，并将它们赋给正确的成员变量。getFirst 和 getSecond 方法分别返回 first 和 second 的值。setFirst 和 setSecond 方法用于更新 first 和 second 的值。toString 方法用于将 Pair 对象转换成字符串表示。

三、泛型类型的通配符

在 Java 泛型中，通配符可用来表示一个范围内的类型，并且可以传递给方法参数或者类型参数。

下面是通配符的使用示例：

public static int count(List<? extends Number> list) {
    int count = 0;
    for (Number n : list) {
        if (n.intValue() > 0) {
            count++;
        }
    }
    return count;
}

在上面的代码中，count 方法接收一个 List 类型的参数，该泛型类型使用通配符 ? extends Number 来表示该 List 中的元素必须是 Number 类型或者其子类型。在方法内部，使用 for 循环遍历 list 中的元素，并使用 intValue 方法将 Number 类型转换成 int 类型进行比较。如果元素值大于 0，就累加计数器 count。最后返回计数器 count 的值。

四、泛型的类型擦除

Java 泛型中的类型擦除是指在编译期间将泛型类型转换成原生类型的一种机制。在泛型类型中，编译器会将泛型类型参数擦除掉，并将所有泛型类型转换成其原生类型，以便 JVM 能够正确地执行泛型代码。类型擦除的机制让 Java 泛型在运行时的性能表现较好，并且可以支持现有的 Java 虚拟机。

下面是泛型类型擦除的示例：

public class GenericTypeTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> stringList = new ArrayList<>();
        List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
        System.out.println(stringList.getClass() == integerList.getClass());
    }
}

在上面的代码中，声明了两个泛型类型的 List，一个是 String 类型，一个是 Integer 类型。然后通过 getClass 方法获取它们的 Class 对象，并将它们进行比较。由于类型擦除的机制，stringList 和 integerList 的 Class 对象都是 java.util.ArrayList 类型，因此比较结果为 true。

五、使用泛型的好处

Java 泛型的使用可以带来许多好处。其中最重要的一点是可以提高代码的复用性和可读性，进而提高程序员的开发效率。另外，使用泛型可以保证程序的类型安全性，并提高程序的可维护性和可扩展性。

下面是使用泛型的好处：

• 支持多种类型的参数
• 可重用性高，能够降低开发者的代码编写工作量
• 类型安全，程序更加健壮和可靠
• 代码更易读，开发者可更快速地理解程序中所使用的类型
• 可以通过泛型类型参数来实现一些高级的编程模式，如适配器模式和策略模式等

六、总结

在 Java 编程中，泛型是一种非常强大的特性，它可以提高程序的代码复用性和可读性，同时保证代码的类型安全性，是开发者必须掌握的技能之一。本文从泛型的基本概念入手，详细阐述了泛型类型的限定和通配符，以及泛型类型擦除的机制，最后总结了使用泛型的好处和必要性。