Java 泛型机制详解

小杰不好惹

Java 引入泛型的主要目的是为了提高代码的类型安全性和可读性。在 Java 5 之前，集合框架中的容器可以存储任意类型的对象，这就使得程序员需要在运行时进行类型转换，容易引发类型转换异常。而引入泛型后，集合框架中的容器可以限定存储的元素类型，使得程序员可以在编译时进行类型检查，避免了类型转换异常的发生。此外，泛型还可以提高代码的可读性和可维护性，使得代码更易于理解和修改。泛型的引入使得 Java 语言更加类型安全，更加适合大规模软件开发。
接下来我们举个例子说明为什么： 假设有一个需求，需要编写一个方法，用于比较两个对象是否相等。最初的实现可能是这样的。
java复制代码public static boolean compareObject(String s1, String s2) {return s1.equals(s2);}但是入参不一定是 String，也有可能是 int、long 等，那么该怎么写呢？难道每个都写一遍？
java复制代码public static boolean compareObject(String s1, String s2) {return s1.equals(s2);}public static boolean compareObject(Integer s1, Integer s2) {return s1.equals(s2);}这样的代码可读性，可维护性都很差，于是我们用泛型进行改进， 一个方法就搞定了。
java复制代码public static  boolean compareObjects(T o1, T o2) {return o1.equals(o2);}泛型是 Java 中的一个重要特性，它可以让我们编写更加通用、可复用的代码。
java复制代码package com.pany.camp.base;public class Genericity {private T first;private U second;public Genericity(T first, U second) {this.first = first;this.second = second;}public T getFirst {return first;}public U getSecond {return second;}public void setFirst(T first) {this.first = first;}public void setSecond(U second) {this.second = second;}@Overridepublic String toString {return "(" + first + ", " + second + ")";}}这个示例中定义了一个泛型类 Genericity，它有两个类型参数 T 和 U，分别表示 Genericity 中的两个元素的类型。Genericity类有一个构造函数，用于初始化 Genericity对象的两个元素。Genericity 类还有一些方法，用于获取和设置 Genericity 对象的元素，以及将 Genericity 对象转换成字符串表示。
java复制代码package com.pany.camp.base;public class GenericityMain {public static void main(String args) {Genericity pair = new Genericity("Hello", 123);// 输出：(Hello, 123)System.out.println(Pair);}}

它的第一个元素是一个字符串，第二个元素是一个整数。使用泛型可以让我们编写更加通用、可复用的代码，可以在不同的场景中使用相同的类来处理不同类型的数据。
java复制代码package com.pany.camp.base;public interface Pair {T getFirst;U getSecond;}我们定义了一个泛型接口 Pair，它有两个类型参数 T 和 U，分别表示 Pair 中的两个元素的类型。Pair 接口有两个方法，getFirst 和 getSecond，用于获取 Pair 对象的两个元素。
java复制代码package com.pany.camp.base;public class StringIntegerPair implements Pair {private String first;private Integer second;public StringIntegerPair(String first, Integer second) {this.first = first;this.second = second;}@Overridepublic String getFirst {return first;}@Overridepublic Integer getSecond {return second;}}然后我们创建了一个 StringIntegerPair 类，它实现了 Pair 接口，并指定了 T 和 U 的具体类型为 String 和 Integer。StringIntegerPair 类有一个构造函数，用于初始化 StringIntegerPair 对象的两个元素。StringIntegerPair 类还实现了 Pair 接口的两个方法，用于获取 StringIntegerPair 对象的两个元素。
泛型方法可以让我们编写更加通用、可复用的代码，可以在不同的场景中使用相同的方法来处理不同类型的数据。
例子如下：
bash复制代码public static  int countOccurrences(T array, T element) {int count = 0;for (T value : array) {if (value.equals(element)) {count++;}}return count;}我们定义了一个泛型方法 countOccurrences，它有两个参数，一个是泛型类型数组 array，另一个是泛型类型元素 element。countOccurrences 方法的作用是统计数组中与 element 相等的元素个数。
bash复制代码String strings = {"foo", "bar", "baz", "foo"};int count1 = countOccurrences(strings, "foo"); // 返回 2int count2 = countOccurrences(strings, "qux"); // 返回 0Integer integers = {1, 2, 3, 2, 1};int count3 = countOccurrences(integers, 2); // 返回 2int count4 = countOccurrences(integers, 4); // 返回 0我们分别使用了字符串类型数组和整数类型数组来调用 countOccurrences 方法，传入不同的元素来统计数组中相等的元素个数。
泛型的上下限是指在使用泛型时，可以限制泛型参数的类型范围，从而提高代码的类型安全性。上限限制了泛型参数的类型必须是某个类或其子类，下限限制了泛型参数的类型必须是某个类或其父类。 使用泛型的上下限可以避免类型转换错误，提高代码的类型安全性。
在 Java 中，可以使用 extends 关键字来指定泛型的上限，使用 super 关键字来指定泛型的下限。例如：
bash复制代码public class Box {private T item;public void setItem(T item) {this.item = item;}public T getItem {return item;}}// 使用 extends 指定泛型的上限public class NumberBox {private T item;public void setItem(T item) {this.item = item;}public T getItem {return item;}}// 使用 super 指定泛型的下限public class IntegerBox {private T item;public void setItem(T item) {this.item = item;}public T getItem {return item;}}NumberBox 类使用 extends 指定泛型参数的上限为 Number 类型及其子类，因此只能使用 Number 类型及其子类作为泛型参数。而 IntegerBox 类使用 super 指定泛型参数的下限为 Integer 类型及其父类，因此只能使用 Integer 类型及其父类作为泛型参数。

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