【入门基础】java泛型和通配符详解

【入门基础】java泛型和通配符详解

前言

Java泛型（Generics）是JDK 5中引入的一个新特性，它提供了编译时类型安全检测机制，允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的主要目的是在编译期间对类型进行检查，使得类型错误能在编译时而不是运行时被捕获，从而提高程序的稳定性和安全性。同时，它也消除了类型转换的代码，使得代码更加简洁和易于维护。

泛型类

泛型类是在类定义时，类名后面加上一对尖括号<>，尖括号中放置类型参数（type parameters）。例如：

java
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public class Box<T> {  
    private T t;  
  
    public void set(T t) { this.t = t; }  
    public T get() { return t; }  
}
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这里的T就是一个类型参数，它指定了Box类内部将使用哪种类型的数据。在创建Box类的实例时，可以指定具体的类型，例如Box。

泛型方法

泛型方法不仅能在类级别定义类型参数，还能在方法级别定义。泛型方法允许在调用方法时指定类型参数。例如：

java
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public class Util {  
    public static <T> T getFirst(T[] inputArray) {  
        if (inputArray.length == 0) {  
            throw new IllegalArgumentException("Array is empty");  
        }  
        return inputArray[0];  
    }  
}
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这里定义了一个类型参数T，它表示该方法将返回一个与数组类型相同的对象。

泛型接口

泛型接口与泛型类类似，接口名后面也可以定义类型参数。例如：

java
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public interface Pair<K, V> {  
    public K getKey();  
    public V getValue();  
}
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这里<K, V>定义了两个类型参数K和V，分别代表键值对的键和值的类型。

通配符（Wildcards）

通配符?用于泛型中，表示未知的类型。它主要有三种用法：

• 无界通配符（Unbounded Wildcards）：使用?表示未知的类型，例如List<?>可以表示任何类型的List。
• 上界通配符（Upper Bounded Wildcards）：使用? extends T表示未知的类型，但它是T或T的子类。例如List<? extends Number>可以表示List或List等。
• 下界通配符（Lower Bounded Wildcards）：使用? super T表示未知的类型，但它是T或T的父类。例如List<? super Integer>可以表示List或List等。

使用场景

• 无界通配符：常用于需要读取但不需要写入集合的场景，因为它保证了类型安全但限制了向集合添加元素。
• 上界通配符：常用于需要从集合中读取元素的场景，并且你知道这些元素至少是某个类型的实例。
• 下界通配符：常用于需要向集合中添加元素的场景，并且你添加的元素类型是这个集合中元素类型的父类型。

非主流用法

• 泛型数组：虽然在Java中不能直接创建泛型数组（如T[] array = new T[10];是编译错误的），但可以通过反射（Array.newInstance）或泛型方法的类型参数来间接创建泛型数组。这种用法不常见，因为需要处理额外的复杂性和性能开销。
• 泛型枚举：Java允许在枚举中使用泛型。虽然枚举通常用于表示一组固定的常量，但泛型枚举可以提供额外的灵活性，例如允许枚举值持有不同类型的对象。这种用法较为特殊，但在需要枚举与类型关联时非常有用。
• 泛型异常：Java泛型不能用于throws子句中声明的异常类型，因为异常处理是在运行时进行的，而泛型信息在编译时就被擦除了。然而，可以通过泛型方法或泛型类来封装异常处理逻辑，以提供类型安全的异常处理。这种用法虽然不是直接对异常类型使用泛型，但实现了类似的效果。
• 混合使用上下界通配符：
  虽然在实际编程中不常见，但可以混合使用上界（? extends T）和下界（? super T）通配符来创建复杂的类型约束。这种用法通常用于需要同时满足读取和写入操作，且对类型有严格要求的场景。然而，由于这种用法较为复杂且易出错，因此不是主流用法。
• 在泛型类/接口声明中使用通配符：
  虽然在类/接口声明中直接使用通配符（如class MyClass<? extends T> {…}）是不合法的，但可以在类/接口内部的方法或字段中使用通配符来提供额外的灵活性。这种用法虽然不常见，但在设计复杂的泛型API时可能会用到。
• 利用通配符实现多态性：
  通配符提供了一种在泛型代码中实现多态性的方式。虽然这不是通配符独有的特性（泛型本身就是为了提供类型安全的多态性），但通配符的灵活性使得在某些情况下可以更加优雅地实现多态性。例如，使用List<?>作为方法参数可以接受任何类型的List，从而提供更大的灵活性。

总结

需要注意的是，上述非主流用法并非推荐的做法，它们可能增加代码的复杂性和出错的风险。在大多数情况下，应优先考虑使用泛型和通配符的主流用法来编写清晰、简洁、易于维护的代码。同时，随着Java语言的发展和新特性的引入，一些曾经看似非主流的用法可能会逐渐变得主流或过时。因此，建议始终关注Java语言的最新动态和最佳实践。

我是杰叔叔，一名沪漂的码农，下期再会！