【Java 基础】16 泛型

泛型提供了一种在编写代码时更好地 支持类型安全的机制。通过泛型，我们可以编写更加 通用、 灵活、 可读性高的代码，同时 减少类型转换和运行时错误。

什么是泛型？

泛型（Generics）是一种参数化类型的概念

它使得我们可以编写能够适用于多种类型的代码，而不是为每种类型都写一份代码。泛型提供了编译时的类型检查，使得代码更加安全，并且减少了在运行时进行频繁的类型转换

例如：

我们之前有为很多箱子都贴上了固定的标签！

装 苹果，老鼠，小狗，因为不能放一起呀！虽然，狗现在已经不多管闲事去拿耗子啦^_

有多少种类就需要多少箱子，新增加一个就需要再增加，就很麻烦

于是我们想到了，箱子不贴固定的名称，来一种就装一种，这样就不需要为每一种单独定义一个标签啦

之前的 苹果，老鼠，小狗等等箱子，就是具体的类型。而后来的 东西，就是一个泛型。

泛型的声明

在 Java 中，泛型主要通过在类、接口、方法中使用泛型类型参数来实现。

下面就使用泛型去定义一个箱子

// 定义一个泛型类（比如这就是一个装东西的箱子）
class Box<T> {
    private T value;
    public void setValue(T value) {
        this.value = value;
    }
    public T getValue() {
        return value;
    }
}

上述代码中，Box 类使用了泛型类型参数 T，使得这个类可以存储和返回任意类型的数据。

泛型的使用

使用上面已经定义好的箱子去装各种各样的东西

先往里装一种类型的东西，如老鼠

    public static void main(String[] args) {
        // 可以往箱子里装 int 型数字（比如这就是老鼠）
        Box<Integer> integerBox = new Box<>();
        integerBox.setValue(42);
        int intValue = integerBox.getValue();
        System.out.println(intValue);
    }

输出结果：42

再往里装另一种类型的东西，如小狗

    public static void main(String[] args) {
        // 还可以往箱子里装 String 型的字符（比如这就是小狗）
        Box<String> stringBox = new Box<>();
        stringBox.setValue("哈士奇");
        String stringValue = stringBox.getValue();
        System.out.println(stringValue);
    }

输出结果：哈士奇

泛型方法

除了泛型类，Java 还支持泛型方法。泛型方法可以在普通类中定义，也可以在泛型类中定义。

以下是一个简单的泛型方法的例子：

// 定义一个泛型方法
public static <E> void printBoxSaveWhat(E e) {
	System.out.println("箱子里装的是: " + e);
}
// 使用泛型方法
public static void main(String[] args) {
    // 打印第一种类型
    printBoxSaveWhat(42);
    // 打印外一种类型
    printBoxSaveWhat("哈士奇");
}

输出结果：

箱子里装的是: 42
箱子里装的是: 哈士奇

上述代码中，printBoxSaveWhat 方法是一个泛型方法，可以接受任意类型的参数。在使用时，编译器会根据传入的实际参数类型进行类型推断。

通配符和泛型上下界

Java 泛型还引入了通配符和泛型上下界的特性。

1）通配符

用于表示未知类型

示例代码：

// 使用通配符
public static void printValues(List<?> values) {
    for (Object value : values) {
        System.out.println(value);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("开始打印 整数");
    List<Integer> integers = Arrays.asList(1, 2, 3);
    printValues(integers);

    System.out.println("开始打印 小数");
    List<Double> doubles = Arrays.asList(1.1, 2.2);
    printValues(doubles);
}

输出结果：

开始打印 整数
1
2
3
开始打印 小数
1.1
2.2

在上述代码中，printValues 方法使用了通配符 ?，允许接受任意类型的 List。

2）泛型上下界

用于限定泛型类型的范围

示例代码：

// 使用泛型上下界
public static <T extends Number> double sum(List<T> numbers) {
	double total = 0;
	for (T number : numbers) {
		total += number.doubleValue();
	}
	return total;
}

public static void main(String[] args) {
	List<Integer> integers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
	System.out.println("整数的加和结果是: " + sum(integers));

	List<Double> doubles = Arrays.asList(1.1, 2.2, 3.3, 4.4);
	System.out.println("小数的加和结果是: " + sum(doubles));
}

输出结果：

整数的加和结果是: 15.0
小数的加和结果是: 11.0

在上述代码中， sum 方法使用了泛型上下界 T extends Number，表示只能接受 Number 类型或其子类型

泛型的好处

• 类型安全： 泛型提供了编译时的类型检查，避免了在运行时发生类型错误的可能性。
• 代码复用： 泛型允许编写通用的代码，适用于多种数据类型，提高了代码的复用性。
• 可读性和可维护性： 使用泛型能够使代码更加清晰、简洁，提高了代码的可读性和可维护性。

注意事项

• 类型擦除： 泛型在编译时会进行类型擦除，即泛型信息在运行时被擦除，转换为原始类型。这可能导致一些限制，例如不能直接创建泛型数组。
• 通配符限制： 使用通配符 时，只能读取，无法修改泛型集合中的元素。如果需要修改，可以使用 或 。
• 泛型和继承： 泛型不支持协变（covariant）和逆变（contravariant）。例如，List 不是 List 的子类型。
• 原始类型和泛型混用： 尽量避免在泛型代码中使用原始类型，以保持类型安全。

用通配符 时，只能读取，无法修改泛型集合中的元素。如果需要修改，可以使用 或 。

• 泛型和继承： 泛型不支持协变（covariant）和逆变（contravariant）。例如，List 不是 List 的子类型。
• 原始类型和泛型混用： 尽量避免在泛型代码中使用原始类型，以保持类型安全。

在实际编程中，合理利用泛型可以使代码更加健壮、灵活，但也需要注意一些泛型的特性和限制。通过了解和熟练使用泛型，可以写出更加清晰、安全和可维护的 Java 代码。