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泛型在Java集合框架中的应用有哪些？

news 2025/10/1 7:13:57

泛型在Java集合框架中应用非常广泛，是集合框架实现类型安全和代码复用的核心机制。以下是泛型在集合框架中的主要应用场景：

1. 集合类的定义与实例化

所有主要集合类（如List、Set、Map等）都定义为泛型类，使用时需指定元素类型，确保集合只能存储特定类型的元素。

示例：

// 定义存储String类型的List
List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("Java");  // 合法
stringList.add(123);     // 编译错误，类型不匹配// 定义存储Integer类型的Set
Set<Integer> numberSet = new HashSet<>();
numberSet.add(100);      // 合法// 定义键为String、值为Integer的Map
Map<String, Integer> scoreMap = new HashMap<>();
scoreMap.put("Math", 90); // 合法

2. 迭代器（Iterator）的泛型应用

迭代器通过泛型指定遍历元素的类型，避免了迭代时的强制类型转换。

示例：

List<String> fruits = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana"));// 泛型迭代器，直接获取String类型元素
Iterator<String> iterator = fruits.iterator();
while (iterator.hasNext()) {String fruit = iterator.next(); // 无需类型转换System.out.println(fruit);
}

3. 集合工具类（Collections）的泛型方法

java.util.Collections类中的工具方法大多是泛型方法，可适用于各种类型的集合。

示例：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(3, 1, 2));// 泛型方法：排序（适用于任何可比较的类型）
Collections.sort(numbers);// 泛型方法：查找元素（返回指定类型的索引）
int index = Collections.binarySearch(numbers, 2);// 泛型方法：填充集合（使用指定类型的元素）
Collections.fill(numbers, 0);

4. 限定通配符的应用

集合框架中大量使用泛型通配符（? extends T、? super T）实现灵活的类型兼容。

示例：

// 上界限定：只能读取Number及其子类型（Integer、Double等）
public static double sum(List<? extends Number> numbers) {double total = 0;for (Number n : numbers) {total += n.doubleValue();}return total;
}// 下界限定：只能添加Integer及其子类型
public static void addIntegers(List<? super Integer> list) {list.add(1);list.add(2);
}// 调用示例
List<Integer> ints = new ArrayList<>();
List<Double> doubles = new ArrayList<>();
sum(ints);    // 合法
sum(doubles); // 合法

5. 自定义集合相关接口/类

当扩展集合框架或实现自定义集合时，泛型是必不可少的。

示例：实现一个泛型栈接口

// 自定义泛型栈接口
interface Stack<T> {void push(T item);T pop();boolean isEmpty();
}// 基于ArrayList实现泛型栈
class ArrayStack<T> implements Stack<T> {private List<T> elements = new ArrayList<>();@Overridepublic void push(T item) {elements.add(item);}@Overridepublic T pop() {if (isEmpty()) {throw new EmptyStackException();}return elements.remove(elements.size() - 1);}@Overridepublic boolean isEmpty() {return elements.isEmpty();}
}