Java 泛型：概念、语法和应用

随着 Java 编程语言的不断发展和更新，Java 1.5 版本引入了一项全新的特性——Java 泛型（Java Generic），这一特性为 Java 程序员提供了一种更加灵活、安全和通用的编程技术。本文将全面介绍 Java 泛型的概念、语法和应用，并提供一些示例代码来帮助您更好地理解和使用 Java 泛型。

一、什么是 Java 泛型？

Java 泛型（Java Generic）是一种编程技术，它允许程序员在编写 Java 类、接口和方法时定义泛型类型参数，这些类型参数可以在代码中表示不同的类型，使得代码变得更加通用、可重用和类型安全。Java 泛型还提供了运行时类型检查机制，可以在运行时捕获类型错误，从而避免出现类型转换异常等常见问题。

二、为什么要使用泛型

需求：存放学生的成绩

//在集合中使用泛型之前的情况：
    @Test!
    public void test(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(99);
        list.add(98);
        list.add(97); 
        }

存在问题：

问题一：类型不安全

 list.add("Tom");

问题二：强转时，可能出现ClassCastException

for(Object score : list){
            int stuScore = (Integer) score;
            System.out.println(stuScore);
  }

在集合中使用泛型的情况：以ArrayList为例

    @Test
    public void test1(){
       ArrayList list =  new ArrayList();
        list.add(78);
        list.add(87);
        list.add(99);
        list.add(65);
//        list.add("Tom");
//编译时，就会进行类型检查，保证数据的安全
        for(Integer score : list){        //避免了强转操作
            int stuScore = score;

            System.out.println(stuScore);
        }     
    }

三、Java 泛型的语法

Java 泛型的核心语法包括类型参数、类型变量、类型通配符和上下界限制。

• 1. 类型参数

Java 泛型定义了一组类型参数，这些类型参数可以在类、接口或方法的声明中使用，以表示可以适用于多种不同类型的代码。类型参数使用尖括号（<>）包裹，并且通常使用单个大写字母表示。例如：

class MyGenericClass {}

上述代码中，类 MyGenericClass 定义了一个泛型类型参数 T，它可以用来表示任何数据类型。

• 2. 类型变量

类型变量是指在使用泛型类型参数时所定义的具体类型，通常使用小写字母表示。例如：

MyGenericClass myGenericInt = new MyGenericClass();

上述代码中，我们使用泛型类型参数 T 来定义一个整数类型变量 myGenericInt，并且在实例化类对象时将类型参数 T 替换为具体类型 Integer。

• 3. 类型通配符
  类型通配符使用问号 ? 表示，表示可以接受任意类型的参数。例如：

List myList;

上述代码中，我们定义了一个泛型列表 List，并使用类型通配符 ? 表示可以接受任何类型的数据。

• 4. 上下界限制

上下界限制用来限制类型参数的范围，包括上界限制和下界限制。

• 1. 上界限制
     上界限制用来限制类型参数的范围，表示类型参数必须是指定类型或指定类型的子类。例如：

class MyGenericClass {}

上述代码中，我们定义了一个泛型类型参数 T，并使用上界限制 extends Number 表示类型参数必须是 Number 类型或其子类类型。

• 2. 下界限制
     下界限制用来限制类型参数的范围，表示类型参数必须是指定类型或指定类型的父类。例如：

void myMethod(List myList) {}

上述代码中，我们定义了一个方法 myMethod，并使用下界限制 super Integer 表示方法参数必须是 Integer 类型或其父类类型的列表。

四、Java 泛型的应用

Java 泛型可以应用于类、接口、方法等各种代码块中，下面我们将逐一介绍这些用法。

• 1. 类泛型
  类泛型就是在定义一个类时，在其中定义一个包含泛型类型参数的变量。例如：

java
public class MyGenericClass {
private T element;

public MyGenericClass(T element) {
    this.element = element;
}

public T getElement() {
    return element;
}

public void setElement(T element) {
    this.element = element;
}

}
上述代码中，我们定义了一个泛型类 MyGenericClass，它的类型参数为 T，我们在其中定义了一个变量 element，它的类型为 T，这样就可以用来存储任意类型的数据。

• 2. 方法泛型

方法泛型就是在方法的声明中使用泛型类型参数。例如：

public class MyGenericMethod {
    public  void printArray(T[] array) {
        for (T element : array) {
            System.out.println(element.toString());
        }
    }
}

上述代码中，我们定义了一个泛型方法 printArray，它接受一个泛型数组类型作为参数，使用 for-each 循环遍历数组并打印出每个元素的字符串表示。

• 3. 接口泛型

接口泛型就是在接口声明中使用泛型类型参数。例如：

public interface MyGenericInterface {
    public T doSomething();
}

上述代码中，我们定义了一个泛型接口 MyGenericInterface，它声明了一个泛型方法 doSomething，返回值类型为 T。

五、Java 泛型的示例

下面我们来看一些 Java 泛型的示例代码，以帮助读者更好地理解和使用 Java 泛型。

1. 类泛型的示例

public class MyContainer {
    private T element;

    public MyContainer(T element) {
        this.element = element;
    }

    public T getElement() {
        return element;
    }

    public void setElement(T element) {
        this.element = element;
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyContainer myInt = new MyContainer<>(10);
        MyContainer myString = new MyContainer<>("Hello, World!");
        System.out.println(myInt.getElement());
        System.out.println(myString.getElement());
    }
}

这是一个基于泛型的容器类 MyContainer，它可以存储不同类型的数据，并提供了访问元素和设置元素的方法。通过在类声明中加入一对尖括号 <>，其中的变量 T 表示泛型类型参数，可以使该类变得更加通用和灵活。
在 MyContainer 类的主函数中，我们使用泛型类型参数来创建两个不同类型的实例对象分别存储 Integer 和 String 类型的值，并分别获取元素并输出到控制台。这样，就可以在避免类型转换异常的同时，实现了类型安全和代码复用的效果。

2. 方法泛型的示例

public class MyGenericMethod {
    public static  T pickOne(T a, T b) {
        return Math.random() < 0.5 ? a : b;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "Hello";
        String str2 = "World";
        Integer int1 = 10;
        Integer int2 = 20;
        System.out.println(pickOne(str1, str2));
        System.out.println(pickOne(int1, int2));
    }
}

这是一个使用泛型的方法 pickOne，它接受两个相同类型的参数，并以等概率随机返回其中一个参数。在方法声明的 中，T 表示泛型类型参数，使得该方法可以接受任意类型的参数并且不需要进行类型转换。
在类的主函数中，我们分别创建了两个字符串和两个整数对象，并将它们作为参数传递给了 pickOne 方法，然后输出所返回的结果。在输出语句中，也没有指定具体的数据类型，而是由编译器自动推导出了正确的类型。这样，就可以实现代码复用和类型安全的效果。

3. 接口泛型的示例

public interface MyGenericInterface {
    public T doSomething();
}

public class MyGenericClass implements MyGenericInterface {
    @Override
    public String doSomething() {
        return "Hello, World!";
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyGenericClass myGeneric = new MyGenericClass();
        System.out.println(myGeneric.doSomething());
    }
}

这是一个使用泛型接口的示例代码，其中 MyGenericInterface 是一个泛型接口，定义了一个类型参数 T 和一个无参数的方法 doSomething，它返回一个泛型类型 T 的结果对象。
在 MyGenericClass 类中，我们实现了泛型接口 MyGenericInterface，并将泛型类型参数 T 替换为具体类型 String。在 doSomething 方法中，我们返回了一个字符串类型的结果对象 “Hello, World!”。
在类的主函数中，我们创建了一个 MyGenericClass 类的对象，并调用了 doSomething 方法获取它的返回值，并将其输出到控制台。通过使用泛型接口，我们可以灵活地定义和实现不同类型的接口，并保证类型安全和代码复用的效果。

六、总结

总结✌️
泛型的使用 jdk 5.0新增的特性
在集合中使用泛型： 总结：
① 集合接口或集合类在jdk5.0时都修改为带泛型的结构。
② 在实例化集合类时，可以指明具体的泛型类型
③ 指明完以后，在集合类或接口中凡是定义类或接口时，内部结构（比如：方法、构造器、属性等）使用到类的泛型的位置，都指定为实例化的泛型类型。 比如：add(E e) —>实例化以后：add(Integer e)
注意点：泛型的类型必须是类，不能是基本数据类型。需要用到基本数据类型的位置，拿包装类替换
如果实例化时，没有指明泛型的类型。默认类型为java.lang.Object类型。

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