1. 核心原理

类型参数化 泛型允许我们在定义类、接口或方法时指定一个或多个类型参数。例如：

public class Box {
    private T element;

    public void setElement(T element) {
        this.element = element;
    }

    public T getElement() {
        return this.element;
    }
}

类型擦除 Java 在编译时会移除泛型类型信息，将所有泛型类型替换为具体的类型（通常是 Object）。虽然这在运行时失去了类型信息，但通过编译时的检查确保了类型安全。

边界推导与上下界 为了确保类型兼容性，泛型可以使用上限（extends）和下限（super）来定义类型关系。例如：

• List 表示列表中的元素是 T 的子类型。
• List 表示列表中的元素是 T 或其父类型的实例。

2. 特性

代码复用 泛型允许编写一次代码，适用于多种数据类型。例如，一个排序方法可以处理所有可比较的类型，而无需为每个具体类型分别实现。

类型安全 通过编译时检查，避免了运行时类型转换错误（ClassCastException），确保操作在正确的类型范围内进行。

提高可维护性与可读性 使用有意义的泛型变量名（如 T 表示某种对象）使代码更易理解，减少了注释需求，并提高了代码质量。

3. 使用方法

定义泛型类

public class Box {
    // 定义一个带有类型参数 T 的类
}

使用泛型变量

在类的方法中使用 T：

public void addElement(T element) {
    // 操作 element，确保类型正确性
}

public T retrieveElement() {
    return element;
}

构造泛型对象

必须提供实际的类型参数来构造泛型对象：

Box stringBox = new Box<>();
Box integerBox = new Box<>();

类型推断与菱形语法

Java 可以根据上下文自动推断泛型类型，简化代码。例如：

Box box = new Box<>(); // 推断出 T 为 String
List list = new ArrayList<>(); // 菱形语法，省略 <> 内的内容

处理多个类型参数

使用逗号分隔多个类型参数，并可指定它们的边界：

public class Pair<K, V extends Comparable> {
    K key;
    V value;

    public void setKey(K key) { this.key = key; }
    // ...
}

4. 实际应用案例

排序方法

实现一个适用于所有可比较类型的排序方法：

public static <T extends Comparable> void sort(T[] array) {
    Arrays.sort(array);
}

泛型接口与实现类

定义一个处理不同类型集合的泛型接口：

interface Processor {
    void process(List elements);
}

public class DefaultProcessor implements Processor {
    @Override
    public void process(List elements) {
        // 处理字符串列表
    }
}

上下界的使用

确保类型兼容性：

public class Collection {
    private U value;

    public void setValue(U value) { this.value = value; }

    public U getValue() { return value; }
}

5. 注意事项

• 基本数据类型的包装：泛型不能直接用于基本数据类型，必须使用其对应的包装类（如 Integer）。
• 通配符的使用：小心处理上下界和通配符，以避免运行时错误。例如：
• List<? extends Number> list; // 允许从任意Number子类型列表中读取
  List<? super Integer> list; // 允许向任何可以容纳Integer的列表中写入
• 可变参数与泛型结合：在方法参数中，必须确保所有可变参数具有相同的泛型类型。

总结

Java 泛型通过引入类型参数和边界检查，提供了强大的代码复用性和类型安全性。理解其核心原理、特性及使用方法是高效开发的关键。正确应用泛型不仅提高了代码的可维护性，还减少了潜在的运行时错误风险。