Java基础 - 泛型（基本概念）

泛型（Generics）是编程语言中一种支持参数化类型的特性，允许在定义类、接口、方法时使用类型参数（Type Parameters），而在使用时指定具体的类型。泛型的核心目标是提高代码的 类型安全性、可重用性 和 可读性。

基本概念

参数化类型

• 定义时不确定类型：在编写类、接口或方法时使用类型占位符（如 <T>），实际使用时再传入具体类型（如 String、Integer）。
• 示例：

public class Box<T> {
    private T content;
    public void setContent(T content) { this.content = content; }
    public T getContent() { return content; }
}
// 使用
Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.setContent("Hello"); // 只能存放 String

类型安全和编译时检查

编译器可以检查参数类型是否正确，并在编译时而不是运行时捕获类型错误。

为什么需要泛型？

解决类型安全问题

在泛型出现之前，Java 集合类（如 ArrayList、HashMap）默认使用 Object 类型存储元素。这导致两个问题：

• 强制类型转换：从集合中取出元素时需要显式转换类型。
• 运行时类型错误风险：如果类型不一致，会抛出ClassCastException。

示例：没有泛型的代码

List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
list.add(10); // 编译通过（这里的 10 会被自动装箱为 Integer，但类型不一致会埋下隐患）

// 取出元素时可能出错
String str = (String) list.get(1); // 运行时抛出 ClassCastException

通过泛型改进后：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add(10); // 编译时就会报错！直接阻止非法操作
String str = list.get(0); // 无需强制类型转换

避免重复代码

在没有泛型时，如果要支持不同类型，需要为每种类型编写相似的代码（如分别实现 IntegerBox、StringBox）。

泛型的代码复用：

// 一个泛型类支持所有类型
Box<Integer> intBox = new Box<>();
Box<String> strBox = new Box<>();

提高可读性和维护性

泛型让代码的意图更明确，例如 Map<String, Integer> 清楚地表示“键是String，值是Integer”。

• 清晰的类型约束：直接声明数据类型，避免混乱的类型转换。
• 自解释性：代码能直接表达其设计的通用性。