Java 泛型：让代码更灵活、更安全

在 Java 编程中，泛型是一个极为重要且实用的特性，自 JDK5 引入后，极大地优化了代码的编写方式与安全性。本文将深入探讨泛型的各个方面，帮助大家全面掌握这一关键技术。

一、泛型概述

泛型是一种在编译阶段就能约束操作数据类型并进行检查的强大特性。其基本格式为 <数据类型>，需要特别注意的是，泛型仅支持引用数据类型。例如，我们不能直接在泛型中使用基本数据类型如 int、double 等，这是因为泛型在底层的实现机制决定了它处理的是对象引用。

二、泛型的好处

1. 统一数据类型：在没有泛型之前，集合类（如 ArrayList）可以存储任意类型的对象，这就导致在从集合中取出元素时，往往需要繁琐的强制类型转换，并且容易出错。而泛型使得集合在定义时就能确定所存储元素的类型，让代码逻辑更加清晰，数据类型更加统一。
2. 提前暴露问题：把原本可能在运行时期才出现的类型转换异常，提前到了编译期间。在编译阶段，编译器就能根据泛型指定的类型进行严格检查，一旦发现类型不匹配，立即报错，避免了程序在运行时因类型转换错误而崩溃，大大增强了程序的稳定性。

拓展知识点：值得一提的是，Java 中的泛型被称为 “伪泛型”。这是因为 Java 的泛型在编译后会进行类型擦除，即泛型信息在运行时实际上是被擦除的，只保留了原始类型，这是为了兼容旧版本的 Java 虚拟机，但在日常开发中，我们按照正常的泛型用法使用即可。

三、泛型的细节

1. 如前文所述，泛型中不能写基本数据类型，若要存储基本数据类型对应的值，需使用其包装类，如 Integer、Double 等。
2. 当指定泛型的具体类型后，传递数据时，可以传入该类型或者其子类类型。这体现了泛型的灵活性，遵循了面向对象编程中的多态原则。例如，定义了 ArrayList<String>，那么不仅可以添加 String 类型的元素，String 的子类（当然在 Java 中 String 没有子类，这里只是举例说明原则）也能被正确添加。
3. 如果在定义类、接口或方法时不写泛型，类型默认是 Object。这意味着可以向其中存储任意类型的对象，但同时也失去了泛型带来的类型安全检查优势。

四、泛型的应用场景

（一）泛型类

当一个类中有某个变量的数据类型不确定时，泛型类就能派上用场。

// 格式
修饰符 class 类名<类型>{
    
}
// 举例
public class ArrayList<E>{
    
}

这里的 E 类似于一个特殊的 “变量”，它的作用不是记录数据本身，而是记录数据的类型。在创建该类对象时，E 所代表的具体类型就被确定下来，并且 E 可以根据习惯写成 T、K、V 等，通常 T 表示一般类型，K、V 常用于键值对相关场景，如 Map<K, V>。

（二）泛型方法

当方法中的形参类型不确定时，我们有两种方案引入泛型：
方案 1：使用类名后面定义的泛型（这样该类中的所有方法都能使用这个泛型）。
方案 2：在方法申明上定义自己的泛型（这种情况下只有本方法能用）。

// 格式
修饰符<类型>返回值类型 方法名（类型 变量名）{
    
}
// 举例
public <T> void show （T t）{
    
}

同样，这里的 T 用于记录类型，在调用该方法时，T 所代表的类型就会依据传入的参数被确定下来。

（三）泛型接口

// 格式：
修饰符 interface 接口名<类型>{
    
}
// 举例：
public interface List<E>{
    
}

泛型接口有两种使用方式：
方式 1：实现类给出具体的类型，这使得接口在该实现类中具有明确的类型定义，方便后续操作。
方式 2：实现类延续泛型，在创建对象时再确定具体类型，给予了更大的灵活性，能适应更多变化的业务场景。

五、泛型的继承和通配符

泛型本身不具备继承性，也就是说，泛型里面写的是什么类型，就只能传递什么类型的数据。但有时这会带来一些不便，例如利用泛型方法时，它默认可以接受任意的数据类型，而我们可能希望限制只能传递某个特定继承体系中的类型。

此时就引入了泛型的通配符：？，它同样表示不确定的类型，并且可以进行类型的限定。

• ？extends E：表示可以传递 E 或者 E 所有的子类类型，这种限定在需要确保传入的数据是某个类型及其子类时非常有用，比如在一个处理动物相关逻辑的方法中，如果定义为 ？extends Animal，就可以传入 Dog、Cat 等 Animal 的子类对象。
• ？super E：表示可以传递 E 或者 E 所有的父类，适用于需要向上兼容父类类型的场景。

应用场景总结：

1. 当在定义类、方法、接口的时候，如果类型不确定，就可以考虑定义泛型类、泛型方法、泛型接口，让代码具备更好的通用性和扩展性。
2. 若类型不确定，但能预先知晓以后只能传递某个继承体系中的类型，那么泛型的通配符就能精准地满足需求，帮助我们在灵活性和类型限制之间找到平衡。

总之，掌握泛型对于提升 Java 代码质量、增强程序健壮性有着不可忽视的作用，希望通过本文的梳理，大家能对泛型有更深入的理解与运用。