Java基础教程（七十一）泛型之使用泛型：Java泛型，类型安全的“魔法盾”与代码复用的“万能钥匙”

最新推荐文章于 2025-11-27 17:11:16 发布

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一、痛点：没有泛型的世界

java

List list = new ArrayList(); // 原始类型
list.add("Hello");
list.add(100); // 允许不同类型混入

// 运行时崩溃风险！
String str = (String) list.get(1); // ClassCastException!

问题：类型不安全、需显式强制转换、易发运行时错误。

二、泛型核心概念与应用

1. 泛型类：封装通用逻辑

java

public class Box<T> { // T为类型参数
    private T content;
    
    public void setContent(T content) {
        this.content = content;
    }
    public T getContent() {
        return content; // 无需强制转换
    }
}

// 使用
Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.setContent("Safe");
String value = stringBox.getContent(); // 自动类型推断

2. 泛型接口：统一行为契约

java

public interface Mapper<T, R> {
    R map(T input); // T输入类型，R返回类型
}

// 实现字符串转整数
Mapper<String, Integer> strToIntMapper = input -> Integer.parseInt(input);
int num = strToIntMapper.map("123"); // 安全转换

3. 泛型方法：独立类型操作

java

public class ArrayUtils {
    // 交换数组中任意位置元素
    public static <T> void swap(T[] array, int i, int j) {
        T temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;
    }
}

// 使用
String[] words = {"Hello", "World"};
ArrayUtils.swap(words, 0, 1); // 自动推断T为String

三、通配符：灵活的类型协变

java

// 上限通配符：处理Number及其子类
public double sumList(List<? extends Number> list) {
    return list.stream().mapToDouble(Number::doubleValue).sum();
}

// 下限通配符：兼容Integer及其父类
public void addIntegers(List<? super Integer> list) {
    list.add(42); // 安全写入
}

四、类型擦除：泛型的实现机制

泛型信息在编译后擦除，替换为原生类型：

java

// 编译前
List<Integer> intList = new ArrayList<>();

// 编译后（等效）
List intList = new ArrayList(); // 类型参数消失

影响：运行时无法获取泛型类型参数（如T.class非法）。

五、实际应用场景

集合框架：ArrayList<E>, HashMap<K,V> 确保元素类型一致
函数式接口：Function<T,R> 明确输入输出类型
工具类：Collections.sort() 通用排序算法
避免重复：通用DAO设计

java

public interface CrudRepository<T, ID> {
    T findById(ID id);
    void save(T entity);
}

避坑提示：不可直接实例化泛型类型参数（new T()非法），可通过工厂模式或Class.newInstance()解决。

结语

Java泛型如同代码的“类型契约”，在编译期筑起安全屏障，结合通配符实现灵活类型协作。理解类型擦除机制可规避运行时陷阱。善用泛型，可大幅提升代码健壮性与复用性，是Java开发者必备高阶技能。

关键价值：
✅ 编译时类型检查
✅ 消除显式强制转换
✅ 提升算法/容器复用性
✅ 设计更清晰的API契约