java基础-泛型

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前言

一、泛型的作用

1.类型安全

2.通用性

这里再举个例子

二、泛型的实现

1.泛型类

2.泛型接口

3.泛型方法

4.T符号的起源（额外）

三、泛型擦除

四、泛型通配符

1.上界通配符（ ）

为什么用于读取？

2. 下界通配符（ ）

为什么用于写入？

3. 无界通配符（ ）

​​语法特点​​

？和T

总结

举例

五、泛型限制与注意事项

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前言

Java 泛型（Generics）是 JDK 5 引入的核心特性，通过参数化类型实现代码的通用性和类型安全。

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一、泛型的作用

1.类型安全

在泛型出现前，使用Object实现通用容器会导致运行时类型转换错误：

List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
Integer num = (Integer) list.get(0); // 运行时抛出ClassCastException

使用泛型后，能在编译期发现类型错误：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add(100); // 编译错误：无法添加整数到String列表

2.通用性

常见的例子（集合）都是泛型接口，为的就是确保通用性

试想，如果ArrayList<Integer>是这样的，那么路就走窄了，其他String，Double怎么办，再写一个ArrayList<String>接口出来？明显不合理，而且自己定义的User,Car这个对象，集合怎么存储呢，只有依靠泛型

这里再举个例子

试想一个场景，有多个接口接收到了N个参数，其中M个是通用参数，V个是特有参数，那么这时候为了通用性，我们定义了一个实体类来存储着N个参数叫BaseNotify类，那么问题来了，BaseNotify这个类中我知道有M个是通用参数，这很好写，那么其他的V个参数怎么存放呢

如果有10个接口，每个接口有V个参数是特有的，不可能就要在一个类中写10*V个字段吧，这不科学，那么泛型就很好解决这个问题

看如下示例，在通用类中再定义一个泛型字段，其中OrderNotify是特有的字段，getBizContentObject方法会将bizContentObj这个JSON数据转为T(OrderNotify)类型，这样就实现通用性了

    @Transactional(rollbackFor =Exception.class)@Overridepublic void signalAgentPayCallback(BaseNotify<OrderNotify> notify) {OrderNotify orderNotify;try {orderNotify =  notify.getBizContentObject(OrderNotify.class);} catch (JsonProcessingException e) {throw new RuntimeException(e);}}

@Data
public class BaseNotify<T> {// 通知发送时间@DateTimeFormat(pattern = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss")private Date notifyTime;// 通知类型private String notifyType;// 通知校验IDprivate String notifyId;// 编码格式private String charset;// 接口版本private String version;// 签名算法类型private String signType;// 签名串private String sign;// 应用IDprivate String appId;// 业务参数集合 - 存储原始JSON字符串private String bizContent;// 已解析的业务参数对象private transient T bizContentObj;/*** 解析bizContent字符串到指定类型的对象* @param clazz 目标类型* @return 解析后的对象* @throws JsonProcessingException 如果解析失败*/public T getBizContentObject(Class<T> clazz) throws JsonProcessingException {if (bizContentObj == null && bizContent != null) {ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();// 配置 ObjectMapper 以忽略未知字段mapper.configure(DeserializationFeature.FAIL_ON_UNKNOWN_PROPERTIES, false);bizContentObj = mapper.readValue(bizContent, clazz);}return bizContentObj;}
}

@Data
public class OrderNotify {/*** 必填: 是*/private String orderNo;/*** 商户订单号 (支付订单)* 必填: 是*/private String bizOrderNo;/*** 必填: 否* 说明: 退款订单读字段才返回*/private String oriOrderNo;/*** 原商户订单号* 必填: 否* 说明: 退款订单读字段才返回*/private String oriBizOrderNo;
}

二、泛型的实现

1.泛型类

public class Box<T> {private T content;public void setContent(T content) {this.content = content;}public T getContent() {return content;}
}// 使用
Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.setContent("Java");
String value = stringBox.getContent(); // 类型安全

2.泛型接口

public interface Comparator<T> {int compare(T o1, T o2);
}// 实现
public class StringComparator implements Comparator<String> {public int compare(String s1, String s2) {return s1.length() - s2.length();}
}

3.泛型方法

public <T> T getFirstElement(List<T> list) {return list.isEmpty() ? null : list.get(0);
}// 使用
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3);
Integer first = getFirstElement(numbers); // 自动类型推断

4.T符号的起源（额外）

上面不管是泛型类还是泛型方法看见其中我们用的参数符号都是T,为什么呢

说白了就是约定俗成，既有语义明确性：T(Type)类型，又不是其他关键字

 其他字符的使用场景

符号​​	​​常见用途​​	​​示例​​
T	通用类型（Type）	List<T>, Pair<T>
E	集合元素（Element）	List<E>, Set<E>
K/V	键值对（Key-Value）	Map<K, V>
R	返回值（Result）	<R> R execute()
?	通配符（Wildcard）	List<?>, <? extends T>

三、泛型擦除

Java泛型是编译期的特性，运行时会被擦除为原生类型（Raw Type）：

• List<String> → List

• T → Object（或边界类型）

• 插入强制类型转换：(String) list.get(0)

限制：

• 不能创建泛型数组：new T[10] ❌

• 不能实例化类型参数：new T() ❌

• 静态成员不能使用泛型类型：

class Box<T> {static T defaultValue; // 编译错误
}

四、泛型通配符

PECS原则（Producer Extends, Consumer Super）

1.上界通配符（<? extends T>）

用于读取数据（Producer Extends），白话来说就是该类型最高向上转型到T类型（是T类型或者其子类）：

public void printNumbers(List<? extends Number> list) {for (Number num : list) {System.out.println(num);}
}
// 可接收List<Integer>, List<Double>等

该泛型类型可以是T或其子类类型（例如List<? extends Number>可以接收List<Integer>、List<Double>等）。 

为什么用于读取？

读取安全：
当使用<? extends T>时，编译器知道集合中的元素至少是T类型（或其子类），因此可以安全地将元素当作T类型读取。

void printNumbers(List<? extends Number> list) {for (Number num : list) { // 安全读取为NumberSystem.out.println(num.doubleValue());}
}

 写入不安全：
由于实际类型可能是T的任意子类（例如Integer或Double），无法确定具体类型，因此不能向集合中添加元素（除了null）。

void addNumber(List<? extends Number> list) {list.add(100); // 编译错误！无法确定实际类型是否是Integerlist.add(3.14); // 编译错误！无法确定实际类型是否是Double
}

2. 下界通配符（<? super T>）

用于写入数据（Consumer Super）：

public void addNumbers(List<? super Integer> list) {list.add(100);list.add(200);
}
// 可接收List<Integer>, List<Number>, List<Object>

泛型类型可以是T或其父类类型（例如List<? super Integer>可以接收List<Integer>、List<Number>、List<Object>）。

为什么用于写入？

写入安全：
当使用<? super T>时，编译器知道集合的元素类型至少是T的父类，因此可以安全地写入T类型的元素（因为T是父类的子类型）。

void fillList(List<? super Integer> list) {list.add(100); // 安全写入Integerlist.add(200);
}

 读取不安全：
由于实际类型可能是T的任意父类（例如Number或Object），读取时只能当作Object处理，无法确定具体类型。

void readFirst(List<? super Integer> list) {Integer num = list.get(0); // 编译错误！实际类型可能是ObjectObject obj = list.get(0); // 安全，但需要手动类型检查
}

3. 无界通配符（<?>）

无界通配符 ? 表示“任意类型”，但​​不关心具体类型​​，仅允许读取为Object：

public void processList(List<?> list) {for (Object obj : list) {System.out.println(obj);}
}

​​语法特点​​

• ​​仅用于引用声明​​：不能用于泛型类、接口或方法的类型参数定义（如 public class Box<?> 是非法的）。
• ​​只能出现在方法参数或局部变量中​​：例如 void printList(List<?> list)

 可以说无界通配符？是上届、下届通配符的基础

？和T

可以互相替换吗？答：不行

？：处理完全未知类型，无需关心具体类型（如通用工具方法）

T：当需要​​操作具体类型​​（如调用其方法、约束继承关系）时，使用 T 定义泛型类/方法。

无界通配符适用于​​既不生产也不消费数据​​的场景（如仅调用 size()、clear()）

总结

• Producer（生产者）：
  如果泛型对象负责生产数据（如返回元素），使用<? extends T>，因为需要安全读取。

• Consumer（消费者）：
  如果泛型对象负责消费数据（如接收元素），使用<? super T>，因为需要安全写入。

举例

下面是Collections.copy方法，其中src(P)用于生产读取数据到dest（C）消费者中

    public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {int srcSize = src.size();if (srcSize > dest.size())throw new IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest");if (srcSize < COPY_THRESHOLD ||(src instanceof RandomAccess && dest instanceof RandomAccess)) {for (int i=0; i<srcSize; i++)dest.set(i, src.get(i));} else {ListIterator<? super T> di=dest.listIterator();ListIterator<? extends T> si=src.listIterator();for (int i=0; i<srcSize; i++) {di.next();di.set(si.next());}}}

所以说我们用copy方法的时候

Collections.copy(A,B);就代表将Bcopy到A

​​特性​​	​​无界通配符 ?​​	​​上界通配符 ? extends T​​	​​下界通配符 ? super T​​
​​类型范围​​	任意类型	T 或其子类	T 或其父类
​​读操作​​	元素视为 Object	元素视为 T	元素视为 Object
​​写操作​​	仅允许 null	仅允许 null	允许 T 或其子类
​​典型场景​​	通用工具方法、只读遍历	只读且需类型安全（如计算总和）	写入数据（如添加元素）

五、泛型限制与注意事项

1. 不能使用基本类型
   List<int> ❌ → 使用包装类List<Integer> ✔️

2. 不能重载相同原始类型的方法

void print(List<String> list) {}
void print(List<Integer> list) {} // 编译错误：擦除后签名相同

 

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