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Java泛型的详细知识总结

news 2025/5/23 1:13:40

一、泛型的核心作用

类型安全：在编译期检查类型匹配，避免运行时的ClassCastException。
代码复用：通过泛型逻辑统一处理多种数据类型。
消除强制转换：减少显式的类型转换代码。

二、泛型基础语法

1. 泛型类/接口

定义：在类/接口名后添加类型参数<T>，T为占位符类型。

<JAVA>

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

2. 泛型方法

定义：在方法返回类型前声明泛型类型。

<JAVA>

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

3. 泛型通配符 `?`

作用：表示未知类型，增强灵活性。

上界通配符 <? extends T>：接受T及其子类。

<JAVA>

// 接受Number或其子类（如Integer/Double）的列表
public void process(List<? extends Number> list) { /* ... */ }

下界通配符 <? super T>：接受T及其父类。

<JAVA>

// 接受Integer或其父类（如Number/Object）的列表
public void addNumbers(List<? super Integer> list) { list.add(42); }

三、泛型深入原理

1. 类型擦除（Type Erasure）

原理：编译期将泛型类型替换为原始类型（如Object或上界类型），并在必要时插入类型转换。

擦除示例：

<JAVA>

// 源码
List<String> list = new ArrayList<>();
String s = list.get(0);// 编译后的等效代码（类型擦除）
List list = new ArrayList();       // 类型擦除为原始类型List
String s = (String) list.get(0);   // 插入强制转换

2. 桥方法（Bridge Method）

作用：确保泛型类在继承和多态中能正确调用类型擦除后的方法。
示例：泛型类继承时，编译器自动生成桥方法保持多态性。

四、泛型应用场景

1. 集合框架

泛型在集合中的典型应用：

<JAVA>

List<String> names = new ArrayList<>();  // 安全存储字符串
Map<Integer, String> idToName = new HashMap<>();

2. 通用工具类/方法

编写与具体类型解耦的工具逻辑：

<JAVA>

public static <T> T getFirst(List<T> list) {return list.isEmpty() ? null : list.get(0);
}

3. 回调接口

定义泛型回调接口：

<JAVA>

public interface Callback<T> {void onSuccess(T result);void onFailure(String error);
}

4. 泛型与反射

通过反射获取泛型实际类型（需借助ParameterizedType）：
<JAVA>
```
Type type = new TypeToken<List<String>>(){}.getType();  // Guava库常用
```

五、泛型限制与注意事项

类型参数不能是基本类型：

<JAVA>

// 错误示例
List<int> list = new ArrayList<>();  // 需使用包装类Integer

无法实例化泛型类型：
<JAVA>
```
T instance = new T();  // 编译错误
```

静态成员不能使用类型参数：

<JAVA>

class Box<T> {// static T data;  // 错误
}

泛型数组的限制：

<JAVA>

// 不能直接创建泛型数组
// T[] array = new T[10];  // 错误
// 可通过反射或强制类型转换实现（存在风险）
T[] array = (T[]) new Object[10];

泛型与异常：
- 不能抛出或捕获泛型类的实例。
- 泛型类不能直接或间接继承Throwable。

六、高级泛型特性

1. 递归类型边界（Recursive Type Bound）

限制类型参数为当前类的子类：

<JAVA>

public class Node<T extends Comparable<T>> {// T必须实现Comparable<T>接口
}

2. 类型推断（Type Inference）

编译器自动推导泛型类型：

<JAVA>

List<String> list = Collections.emptyList();  // Java 7+可推断为List<String>

七、常见问题与解决方案

如何获取泛型的实际类型？
- 通过子类化TypeToken（Guava库）或反射捕获类型：
  <JAVA>
```
Type type = ((ParameterizedType) getClass().getGenericSuperclass()).getActualTypeArguments()[0];
```
何时使用List和List<?>？
- List：原始类型（存在类型不安全警告）。
- List<?>：未知类型的集合（只能读取为Object，不能添加元素）。