一、什么是 Java 泛型？
泛型（Generics） 是 Java 中一种强大的编程机制，允许在定义类、接口和方法时使用类型参数。通过泛型，可以将数据类型作为参数传递，从而实现代码的通用性和类型安全。
简单来说，泛型让你可以编写更灵活、更通用的代码，同时避免类型转换错误。例如：
// 使用泛型的 List
List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("Hello");
String str = stringList.get(0); // 不需要强制类型转换
如果没有泛型，List 默认存储的是 Object 类型的对象，取出时需要手动进行类型转换，容易出错。
二、泛型的底层原理
Java 泛型的底层实现是基于 类型擦除（Type Erasure） 的。所谓类型擦除，是指编译器在编译阶段会将泛型类型替换为它们的上界（通常是 Object），并在运行时移除泛型信息。这样做的目的是为了兼容旧版本的 Java（Java 5 引入泛型之前）。
示例：
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
String s = list.get(0);
经过编译后，实际上是这样的：
List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
String s = (String) list.get(0); // 编译器插入了类型转换
因此，泛型在运行时并不存在具体的类型信息，所有泛型相关的操作都是在编译时完成的。
类型擦除的优点和缺点：
- 优点：
- 向下兼容旧版本的 Java。
- 减少了运行时的性能开销。
- 缺点：
- 泛型类型信息在运行时不可用。
- 无法创建泛型类型的实例（如
new T()）。
三、为什么要使用泛型？
-
类型安全：
泛型可以在编译时检查类型，避免运行时的ClassCastException错误。例如，如果你试图向一个List<String>中添加一个Integer，编译器会直接报错。 -
减少类型转换：
使用泛型后，编译器会自动插入必要的类型转换代码，减少了手动类型转换的麻烦。 -
提高代码复用性：
泛型可以让代码更加通用，适用于多种数据类型。例如，ArrayList<T>可以用于存储任何类型的对象。 -
增强可读性：
使用泛型后，代码的意图更加明确，例如List<String>明确表示这是一个存储字符串的列表。
四、泛型的应用场景
以下是泛型在 Java 中的主要应用场景：
1. 集合类
这是泛型最常见的应用场景。Java 集合框架（如 List、Set、Map 等）都支持泛型，使得集合可以存储特定类型的元素。
List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("Alice");
names.add("Bob");
for (String name : names) {
System.out.println(name);
}
2. 自定义泛型类
你可以定义自己的泛型类，使其能够处理多种类型的数据。
public class Box<T> {
private T item;
public void setItem(T item) {
this.item = item;
}
public T getItem() {
return item;
}
}
// 使用
Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.setItem("Hello");
String value = stringBox.getItem();
3. 泛型方法
除了泛型类，你还可以定义泛型方法，使方法能够处理多种类型的参数。
public <T> void printArray(T[] array) {
for (T element : array) {
System.out.println(element);
}
}
// 使用
printArray(new Integer[]{1, 2, 3});
printArray(new String[]{"A", "B", "C"});
4. 泛型接口
接口也可以定义为泛型，使其实现类能够指定具体类型。
public interface Container<T> {
void add(T item);
T get(int index);
}
public class MyContainer<T> implements Container<T> {
private List<T> items = new ArrayList<>();
@Override
public void add(T item) {
items.add(item);
}
@Override
public T get(int index) {
return items.get(index);
}
}
5. 通配符（Wildcard）详细说明
泛型中的通配符（?）用于表示未知类型，通常用于方法参数或返回值。
- 无界通配符：
<?>表示任意类型。 - 上界通配符：
<? extends T>表示 T 或其子类。 - 下界通配符：
<? super T>表示 T 或其父类。
public void printList(List<?> list) {
for (Object obj : list) {
System.out.println(obj);
}
}
public void addNumbers(List<? super Integer> list) {
list.add(1);
list.add(2);
}
6. 泛型与反射
虽然泛型在运行时会被擦除，但可以通过反射获取原始类型信息。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
Class<?> clazz = list.getClass();
System.out.println(clazz); // 输出：class java.util.ArrayList
}
}
7. 泛型在设计模式中的应用
许多设计模式（如工厂模式、策略模式等）都可以结合泛型来实现更灵活的设计。
public interface Factory<T> {
T create();
}
public class StringFactory implements Factory<String> {
@Override
public String create() {
return "Hello";
}
}
