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深入 Java 泛型：高级应用与实战技巧

ops 2025/6/17 23:50:29

一、泛型与反射：突破类型擦除的限制

Java 泛型在编译后会擦除类型信息（Type Erasure），但通过反射和 TypeToken，可以在运行时获取泛型的具体类型。

1. 获取泛型类型信息

import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;public abstract class TypeToken<T> {private final Type type;public TypeToken() {Type superClass = getClass().getGenericSuperclass();this.type = ((ParameterizedType) superClass).getActualTypeArguments()[0];}public Type getType() {return type;}
}// 使用示例：获取 List<String> 的具体类型
TypeToken<List<String>> token = new TypeToken<List<String>>() {};
Type type = token.getType();
System.out.println(type);  // 输出：java.util.List<java.lang.String>

应用场景：

序列化框架（如 Gson）解析泛型对象。
ORM 框架（如 Hibernate）处理泛型集合。

二、泛型在框架中的实战应用

1. Spring 的泛型依赖注入

Spring 通过泛型实现类型敏感的 Bean 注入，例如 Repository<T>：

@Repository
public class UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {// 泛型参数 User 和 Long 会被 Spring 自动识别
}@Service
public class UserService {@Autowiredprivate UserRepository userRepository;  // 自动注入 User 类型的 Repository
}

2. 自定义泛型工具类

实现一个通用的缓存加载器：

public class CacheLoader<K, V> {private Map<K, V> cache = new ConcurrentHashMap<>();private Function<K, V> loader;public CacheLoader(Function<K, V> loader) {this.loader = loader;}public V get(K key) {return cache.computeIfAbsent(key, loader);}
}// 使用示例：缓存用户信息
CacheLoader<Long, User> userCache = new CacheLoader<>(id -> userRepository.findById(id));
User user = userCache.get(1L);

三、泛型与设计模式

1. 泛型工厂模式

通过泛型实现类型安全的对象创建：

public interface Factory<T> {T create();
}public class UserFactory implements Factory<User> {@Overridepublic User create() {return new User();}
}// 使用示例
Factory<User> factory = new UserFactory();
User user = factory.create();

2. 策略模式中的泛型

定义泛型策略接口，支持多种数据类型处理：

public interface Validator<T> {boolean validate(T data);
}public class EmailValidator implements Validator<String> {@Overridepublic boolean validate(String email) {return email.contains("@");}
}public class AgeValidator implements Validator<Integer> {@Overridepublic boolean validate(Integer age) {return age >= 18;}
}

四、Java 8+ 对泛型的增强

1. 泛型与 Stream API

利用泛型处理集合数据流：

public <T> List<T> filter(List<T> list, Predicate<T> predicate) {return list.stream().filter(predicate).collect(Collectors.toList());
}// 使用示例：过滤偶数
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4);
List<Integer> evens = filter(numbers, n -> n % 2 == 0);

2. Optional 的泛型方法

Optional 类通过泛型避免空指针：

public <T> T getValueOrDefault(Optional<T> optional, T defaultValue) {return optional.orElse(defaultValue);
}// 使用示例
Optional<String> name = Optional.ofNullable(getNameFromDB());
String result = getValueOrDefault(name, "Unknown");

五、常见陷阱与解决方案

1. 类型擦除导致的重载问题

以下代码无法编译，因为擦除后方法签名相同：

public class ErasureProblem {public void process(List<String> list) {}  // ❌ 编译错误public void process(List<Integer> list) {} // ❌ 方法冲突
}

解决方案：通过不同方法名或额外参数区分。

2. 泛型数组的创建

直接创建泛型数组会报错：

T[] array = new T[10];  // ❌ 编译错误

替代方案：使用 ArrayList 或反射：

public <T> T[] createArray(Class<T> type, int size) {return (T[]) Array.newInstance(type, size);
}// 使用示例
String[] arr = createArray(String.class, 10);