什么是Java泛型？

Java泛型是Java SE 5引入的一种编程特性，它可以使我们编写能够处理不同数据类型的通用代码。通过使用泛型，我们可以更好地重用代码，并减少因类型错误而导致的运行时异常和安全问题。

泛型类

泛型类是一种可以处理多种数据类型的类。我们可以使用类型参数来定义泛型类。

概念

泛型类使用一个或多个类型变量作为其属性、方法参数或方法返回值的类型。在定义泛型类时，我们需要使用尖括号 < > 来指定类型变量。例如：

public class MyClass<T> {    // 类定义}

在上面的代码中，<T> 是类型参数，表示这个类可以处理任意类型的数据。我们可以使用这个类来处理不同类型的数据。

用法

我们可以通过指定类型参数来创建一个具体的泛型类的实例对象。例如：

MyClass<Integer> myIntObj = new MyClass<>();myIntObj.setData(123);int myIntData = myIntObj.getData();

在上面的代码中，myIntObj 是一个 MyClass 类的实例对象，它具有处理整数类型的功能。我们可以通过调用 setData 方法设置对象中的数据，通过调用 getData 方法获取数据。

Java泛型类的使用场景

Java泛型类广泛应用于集合框架中，例如 List、Set、Map 等。这些集合类都是泛型类，可以处理任意类型的元素。下面是一个使用泛型类 List 的示例：

List<String> list = new ArrayList<>();list.add(&34;);list.add(&34;);for (String str : list) {    System.out.println(str);}

在上面的示例中，List<String> 表示这个列表只能存储字符串类型的元素。我们可以使用 add() 方法向列表中添加元素，使用 for-each 循环遍历列表中的所有元素并打印。

泛型方法

泛型方法是一种可以处理多种数据类型的方法。我们可以使用类型参数来定义泛型方法。

概念

泛型方法使用一个或多个类型变量作为其参数或返回值的类型。在定义泛型方法时，我们需要使用尖括号 < > 来指定类型变量。例如：

public <T> void printArray(T[] array) {    // 方法体}

在上面的代码中，<T> 是类型参数，可以表示多个类型参数。我们可以通过指定类型参数来调用泛型方法，例如：

Integer[] intArray = {1, 2, 3};String[] stringArray = {&34;, &34;};printArray(intArray); // 输出：1 2 3 printArray(stringArray); // 输出：Hello World 

用法

泛型方法可以定义在泛型类中，也可以定义在非泛型类中。我们可以使用相同的类型参数来定义泛型类和泛型方法。

public class MyClass<T> {    public <E> void printData(E data) {        T t = null;        // 方法体    }}

在上面的代码中，<E> 是定义在 MyClass 泛型类中的泛型方法。同时，T 是泛型类的类型参数。在泛型方法中，我们可以使用 T 来处理泛型类中的数据，使用 E 来处理泛型方法中的数据。

Java泛型方法的使用场景

Java泛型方法广泛应用于集合框架中，例如 Collections.sort()方法，可以为集合元素排序。下面是一个使用泛型方法 Collections.sort() 的示例：

List<String> list = new ArrayList<>();list.add(&34;);list.add(&34;);Collections.sort(list);for (String str : list) {    System.out.println(str);}

在上面的示例中，Collections.sort() 是一个泛型方法，它可以对任意类型的列表进行排序。我们可以使用这个方法对 list 列表进行排序，然后使用 for-each 循环遍历列表中的所有元素并打印。

通配符

通配符是一种可以接受多种数据类型的类型参数。通配符可以使用 ? 代替具体的数据类型。

概念

通配符是一种特殊的类型参数，用于指定泛型类型的范围。Java中的通配符有两种形式：? extends T 和 ? super T。其中，? extends T 表示接受所有继承自 T 类的类型，包括 T 类本身；? super T 表示接受所有 T 类及其超类的类型。

例如，我们可以使用通配符来定义一个可以接受任何类型参数的方法：

public void printData(List<?> list) {    for (Object obj : list) {        System.out.print(obj + &34;);    }    System.out.println();}

在上面的代码中，List<?> 表示可以接受任何类型的列表。我们可以使用这个方法来打印任意类型的列表元素。

用法

通配符可以在泛型类和泛型方法中使用。我们可以使用通配符来定义参数、属性或方法返回值的类型。

public class MyClass<T> {    private T data;        public void setData(List<? extends T> list) {        // 方法体    }        public List<? super T> getData() {        // 方法体    }}

在上面的代码中，<T> 是泛型类的类型参数，List<? extends T> 表示接受所有 T 类及其子类的类型列表，List<? super T> 表示接受所有 T 类及其超类的类型列表。

Java通配符的使用场景

Java通配符广泛应用于集合框架中，例如 List、Set、Map 等。下面是一个使用通配符 ? extends Number 的示例：

public double sum(List<? extends Number> list) {    double sum = 0.0;    for (Number number : list) {        sum += number.doubleValue();    }    return sum;}

在上面的示例中，List<? extends Number> 表示可以接受任何继承自 Number 类的数据类型。这样就可以处理 Integer、Double、Float 等不同类型的数据。

Java泛型的优点与局限性

优点

Java泛型的主要优点有：

提高代码可读性：泛型可以使代码更加清晰、易懂，从而提高代码的可读性和可维护性。提高代码复用性：泛型可以使代码更加通用、灵活，从而提高代码的复用性和可扩展性。减少类型转换错误：泛型可以在编译时发现并防止类型转换错误，从而减少因类型错误而导致的运行时异常和安全问题。

局限性

Java泛型的主要局限性有：

运行时类型擦除：泛型信息只在编译时存在，而在运行时被擦除了。这意味着我们无法在运行时获取泛型类型的信息，从而限制了对泛型的使用。不能创建泛型数组：由于类型擦除机制的存在，Java 不允许创建泛型类型的数组。例如，List<String>[] array = new List<String>[10]; 这样的代码在 Java 中是非法的。不能实例化类型参数：我们不能直接通过 new T() 等方式来实例化泛型类型参数，因为在运行时它们的具体类型是未知的。

现实中的使用场景

Java 泛型被广泛应用于许多方面，特别是在集合框架、文件 I/O、网络编程和数据库操作等领域。以下是一些示例：

集合框架

Java 集合框架通过泛型来提高类型安全性和代码重用性。例如，我们可以使用 List<String> 定义一个只包含字符串类型元素的列表，并使用通配符 <?> 来处理任意类型的列表。

List<String> list = new ArrayList<>();list.add(&34;);list.add(&34;);// 使用 for-each 循环遍历并打印列表中的所有元素for (String str : list) {    System.out.println(str);}

文件 I/O

Java 文件 I/O 可以使用泛型来提高代码复用性和可维护性。例如，我们可以使用泛型类 BufferedReader<T> 来读取不同类型的输入流。

// 从标准输入读取字符串BufferedReader<String> reader = new BufferedReader<>(new InputStreamReader(System.in));String input = reader.readLine();// 从文件读取整数BufferedReader<Integer> reader = new BufferedReader<>(new FileReader(&34;));int input = reader.read();

网络编程

Java 网络编程可以使用泛型来处理不同类型的网络数据。例如，我们可以使用泛型类 DatagramPacket<T> 来发送和接收不同类型的数据包。

// 发送字符串数据包String data = &34;;byte[] buffer = data.getBytes();DatagramPacket<String> packet = new DatagramPacket<>(buffer, buffer.length, InetAddress.getLocalHost(), 1234);socket.send(packet);// 接收整数数据包byte[] buffer = new byte[1024];DatagramPacket<Integer> packet = new DatagramPacket<>(buffer, buffer.length);socket.receive(packet);int data = packet.getData();

数据库操作

Java 数据库操作可以使用泛型来处理不同类型的数据库表。例如，我们可以使用泛型类 ResultSet<T> 来查询不同类型的数据表。

// 查询字符串类型的数据表ResultSet<String> rs = statement.executeQuery(&39;%foo%&34;);while (rs.next()) {    String data = rs.getString(&34;);    System.out.println(data);}// 查询整数类型的数据表ResultSet<Integer> rs =statement.executeQuery(&34;);while (rs.next()) {  int data = rs.getInt(&34;);  System.out.println(data);}

总结

Java 泛型是一种强大的编程工具，可以提高代码的可读性、可维护性和复用性，并减少类型转换错误的风险。虽然 Java 泛型存在一些局限性，但它在现实中的应用广泛，特别是在集合框架、文件 I/O、网络编程和数据库操作等领域。因此，学习和掌握 Java 泛型是 Java 程序员必备的技能之一。