Java 泛型详解

Java泛型（Generics）是Java语言的一个重要特性，它允许在定义类、接口和方法时使用类型参数。通过泛型，可以编写更加灵活、可重用的代码，并且可以在编译时进行类型检查，从而避免运行时的类型错误。

1. 基本概念

• 类型参数：泛型中的类型参数通常用大写字母表示，如 T、E、K、V 等。
• 泛型类：使用类型参数定义的类。
• 泛型接口：使用类型参数定义的接口。
• 泛型方法：使用类型参数定义的方法。

2. 泛型类

\\\`java public class Box { private T content;

public void setContent(T content) { this.content = content; }

public T getContent() { return content; } } \\\`

使用：

\\\`java Box stringBox = new Box<>(); stringBox.setContent("Hello"); System.out.println(stringBox.getContent()); // 输出: Hello

Box intBox = new Box<>(); intBox.setContent(123); System.out.println(intBox.getContent()); // 输出: 123 \\\`

3. 泛型接口

java public interface Container { void add(T item); T get(int index); int size(); }

实现：

\\\`java public class ListContainer implements Container { private List items = new ArrayList<>();

@Override public void add(T item) { items.add(item); }

@Override public T get(int index) { return items.get(index); }

@Override public int size() { return items.size(); } } \\\`

使用：

java Container stringContainer = new ListContainer<>(); stringContainer.add("Apple"); stringContainer.add("Banana"); System.out.println(stringContainer.get(0)); // 输出: Apple

4. 泛型方法

\\\`java public class Util {

public static

• array) {

for (T element : array) { System.out.print(element + " "); } System.out.println(); } } \\\`

使用：

\\\`java

• stringArray = {"One", "Two", "Three"};

Util.printArray(stringArray); // 输出: One Two Three

• intArray = {1, 2, 3};

Util.printArray(intArray); // 输出: 1 2 3 \\\`

5. 类型通配符

• 无界通配符：? 表示未知类型。
• 上界通配符： 表示类型必须是 T 或其子类。
• 下界通配符： 表示类型必须是 T 或其父类。

\\\`java public class WildcardExample { public static void printList(List list) { for (Object element : list) { System.out.print(element + " "); } System.out.println(); }

public static void addNumbers(List list) { for (Number element : list) { System.out.print(element + " "); } System.out.println(); }

public static void addStrings(List list) { list.add("Hello"); list.add("World"); } } \\\`

使用：

\\\`java List intList = Arrays.asList(1, 2, 3); WildcardExample.printList(intList); // 输出: 1 2 3

List numberList = Arrays.asList(1.0, 2.0, 3.0); WildcardExample.addNumbers(numberList); // 输出: 1.0 2.0 3.0

List objectList = new ArrayList<>(); WildcardExample.addStrings(objectList); System.out.println(objectList); // 输出: \[Hello, World\] \\\`

常见面试题

1. 什么是Java泛型？

Java泛型是一种允许在定义类、接口和方法时使用类型参数的技术。它使得代码更加灵活和可重用，并且可以在编译时进行类型检查，从而避免运行时的类型错误。

2. 泛型的好处是什么？

• 类型安全：编译时进行类型检查，避免了运行时的类型转换错误。
• 代码复用：可以通过泛型编写通用的类和方法，适用于多种类型。
• 消除强制类型转换：减少了显式的类型转换，使代码更简洁。

3. 什么是类型擦除？

类型擦除是Java编译器处理泛型的方式。编译器在编译期间会将泛型类型替换为它们的原始类型（通常是 Object），并在需要的地方插入类型检查和强制转换。这样做的目的是保持与旧版本Java的兼容性。

4. 为什么不能创建泛型数组？

因为Java的泛型在运行时会被擦除，而数组在运行时需要知道其元素的确切类型，因此不能创建泛型数组。例如，new T[10] 是非法的。

5. 什么是通配符？有哪些种类？

通配符用于表示未知类型或类型的范围：

• 无界通配符：?
• 上界通配符：
• 下界通配符：

6. List<Object>和 List的区别是什么？

• List<Object> 可以存储任何对象，但不能直接添加子类型对象（除了 null）。
• List 表示一个包含未知类型的列表，可以读取元素，但不能添加元素（除了 null）。

7. ArrayList和 ArrayList的区别是什么？

• ArrayList 是一个只能存储 String 对象的列表。
• ArrayList 是一个可以存储任何对象的列表，但具体类型未知，因此不能添加元素（除了 null）。

8. 什么时候使用泛型？

当你需要编写通用的、类型安全的代码时，应该使用泛型。例如，容器类、工具类和算法类都可以从泛型中受益。

9. 泛型类和泛型方法有什么区别？

• 泛型类：在整个类的范围内使用类型参数。
• 泛型方法：只在方法的范围内使用类型参数，类本身不需要泛型化。

10. 如何解决泛型方法中的类型推断问题？

Java编译器通常可以根据上下文自动推断出泛型方法的类型参数。如果推断失败，可以显式指定类型参数，例如：

\\\`java

Util.printArray(new String\[ \]{"One", "Two", "Three"});

\\\`

11. 什么是PECS原则？

PECS原则是指“Producer Extends, Consumer Super”，即：

• 如果你需要从集合中获取元素（生产者），使用 extends。
• 如果你需要向集合中添加元素（消费者），使用 super。

12. 泛型和反射结合使用时需要注意什么？

由于类型擦除，泛型信息在运行时不可用。因此，在使用反射时，无法直接获取泛型参数的具体类型。可以通过 Type 接口及其子接口（如 ParameterizedType）来获取一些泛型信息，但这仍然有限。

总结

Java泛型是一个强大的工具，能够提高代码的灵活性和安全性。理解泛型的基本概念、类型通配符以及常见的面试题，有助于在实际开发中更好地应用泛型，并在面试中展现出扎实的Java基础。