【Java基础】泛型编程

在Java中，泛型编程（Generic Programming）是通过参数化类型（Parameterized Types）来实现代码的通用性和可重用性的一种编程方式。泛型允许在类、接口和方法定义中使用类型参数，使得代码可以处理不同类型的对象，而不需要编写多份重复的代码。通过使用泛型，可以创建单一的类或方法，且该类或方法能够与多种不同类型的对象进行交互，从而提高代码的复用性和安全性。

泛型的基本概念

1.泛型类：

泛型类允许在定义类时使用类型参数，从而可以在类中使用这些参数作为类型。

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

T 是类型参数，可以是任何合法的类型。
使用泛型类时，需要指定具体的类型：

Box<Integer> integerBox = new Box<>();
integerBox.set(10);
Integer value = integerBox.get();

2.泛型方法：

泛型方法是定义在类中的方法，可以使用类型参数。这些类型参数是在方法声明中指定的。

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

<T> 在方法返回类型之前声明，表示这是一个泛型方法。

使用泛型方法时，类型参数会根据传递的实际参数类型来推断。

3.泛型接口：

泛型接口允许接口中的方法操作参数化类型。

public interface Comparable<T> {
    int compareTo(T o);
}

Comparable 接口通过类型参数 T 来接受具体的类型。

实现泛型接口时需要指定类型参数：

public class MyInteger implements Comparable<MyInteger> {
    private int value;
    
    @Override
    public int compareTo(MyInteger o) {
        return Integer.compare(this.value, o.value);
    }
}

泛型的优势

类型安全：在编译时进行类型检查，避免了运行时类型错误。

代码复用：可以编写更通用和灵活的代码，减少重复代码的编写。

可读性和可维护性：泛型使代码更清晰，更容易理解和维护。

类型通配符

在某些情况下，可能希望泛型能够接受多种类型的对象。Java 提供了类型通配符来实现这一点：

1.无界通配符 ?：

public void printList(List<?> list) {
    for (Object elem : list) {
        System.out.print(elem + " ");
    }
    System.out.println();
}

List<?> 可以接受任何类型的 List。

2.有界通配符：

上界通配符 <? extends T>：表示类型参数可以是 T 类型或其子类。

public void process(List<? extends Number> list) {
    // 只能读取，不能写入
    Number num = list.get(0);
}

下界通配符 <? super T>：表示类型参数可以是 T 类型或其父类。

public void addNumber(List<? super Integer> list) {
    // 只能写入，不能读取
    list.add(10);
}

类型擦除

Java 泛型在编译后会进行类型擦除（Type Erasure），即在编译时，所有的泛型类型参数都会被替换为其限定的类型
（通常是 Object，如果未指定边界的话）。类型擦除确保了泛型不会引入运行时开销，但也带来了某些限制，例如不能直接创建泛型数组。

示例

泛型类、泛型方法以及无界通配符的综合使用：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Box<String> stringBox = new Box<>();
        stringBox.set("Hello");
        System.out.println(stringBox.get());
        
        Box<Integer> integerBox = new Box<>();
        integerBox.set(123);
        System.out.println(integerBox.get());
        
        List<Box<?>> boxes = new ArrayList<>();
        boxes.add(stringBox);
        boxes.add(integerBox);
        printBoxes(boxes);
    }
    
    public static void printBoxes(List<Box<?>> boxes) {
        for (Box<?> box : boxes) {
            System.out.println(box.get());
        }
    }
}

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

这段代码定义了一个泛型类Box，用于存储任意类型的数据。在main方法中，创建了两个Box对象，一个用于存储String类型数据，另一个用于存储Integer类型数据。然后将这两个Box对象添加到一个List中，并调用printBoxes方法打印出每个Box中的数据。