Java泛型编程详解：

 参考资源链接：[Head First Java(中文第2版)深度解析与实战应用](https://wenku.csdn.net/doc/6412b635be7fbd1778d45e54?spm=1055.2635.3001.10343) # 1. Java泛型编程概述 Java泛型编程是Java SE 5.0引入的一个重要特性，它允许在编译时提供类型安全检查，并减少了对类型转换的需求。泛型的本质是参数化类型，它们提供了一种方式让程序员能够创建可重用的代码组件，如类、方法和接口，并对它们所能操作的数据类型加以约束。 泛型主要为集合类提供了一种类型安全的实现方式。在没有泛型之前，集合类如ArrayList和HashMap中存储的都是Object类型，这意味着在取出数据时，必须进行类型转换，这既不方便也容易出错。泛型的出现解决了这个问题，它允许指定集合中元素的类型，编译器会在这个层面上提供类型检查，确保类型的正确性。 泛型的出现不仅增强了代码的可读性和重用性，还提高了代码的安全性。随着Java泛型的广泛应用，对于任何希望编写高质量代码的开发者来说，掌握泛型编程变得至关重要。接下来的章节将详细介绍泛型的基础知识，以及如何在实际编程中有效利用泛型。 # 2. ``` # 第二章：泛型基础知识 ## 2.1 泛型的概念和类型擦除 ### 2.1.1 什么是泛型 泛型是Java编程语言中的一个特性，它提供了一种方法来限制添加到集合中的对象的类型。Java泛型使得代码可以适用于多种数据类型，同时保持类型安全。泛型在集合框架中得到了广泛的使用，例如List、Set和Map接口。 ```java List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("Hello"); list.add(1); // 编译错误，因为不能添加非String类型 ``` 在上面的代码中，List被指定为只能存储String类型的对象。如果尝试添加一个非String类型的对象，编译器将阻止这一操作，从而避免运行时类型错误。 ### 2.1.2 类型擦除及其影响 类型擦除是Java泛型实现的核心机制，意味着泛型信息在编译后将被移除，所以泛型并不影响运行时代码。这一机制有助于保持向后兼容性，同时减少字节码的大小。 ```java public class GenericType擦除 { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); System.out.println(list.getClass()); } } ``` 输出结果： ``` class java.util.ArrayList ``` 从上述代码可以看出，尽管在声明时指定了泛型类型`<String>`，但实际上在运行时并没有`ArrayList<String>`这样的字节码。类型擦除意味着泛型类的实例在运行时会被当作原始的未泛型类对待。 ## 2.2 泛型类和接口 ### 2.2.1 创建泛型类 创建泛型类非常简单，只需要在类定义中加入类型参数即可。 ```java public class Box<T> { private T t; public void set(T t) { this.t = t; } public T get() { return t; } } ``` 在上面的示例中，`Box<T>`是一个泛型类，`T`是类型参数。可以创建`Box<String>`、`Box<Integer>`等不同类型的Box类的实例。 ### 2.2.2 泛型接口的定义和使用 泛型接口与泛型类类似，定义时需要加入类型参数。 ```java public interface Stack<T> { void push(T item); T pop(); } ``` 实现泛型接口时需要指定类型参数。 ```java public class IntegerStack implements Stack<Integer> { private Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<>(); @Override public void push(Integer item) { stack.push(item); } @Override public Integer pop() { return stack.pop(); } } ``` 通过指定`<Integer>`，`IntegerStack`类实现了只处理`Integer`类型元素的栈。 ## 2.3 泛型方法和构造器 ### 2.3.1 定义泛型方法 泛型方法可以在不直接依赖泛型类的情况下使用泛型参数。 ```java public class Util { public static <K, V> boolean compare(Pair<K, V> p1, Pair<K, V> p2) { return p1.getKey().equals(p2.getKey()) && p1.getValue().equals(p2.getValue()); } } ``` 泛型方法`compare`可以用于比较任意类型的`Pair`对象。 ### 2.3.2 泛型构造器的使用 泛型也可以被用于类的构造器中。 ```java public class GenericConstructor<T> { private T data; public GenericConstructor(T data) { this.data = data; } public T getData() { return data; } } ``` 在这个例子中，`GenericConstructor`类有一个泛型构造器，允许在创建实例时指定类型参数。 以上章节内容简要介绍了泛型的基础知识，包括泛型的概念、类型擦除、泛型类和接口、泛型方法和构造器。通过具体的代码示例和解释，我们可以理解泛型是如何在Java代码中使用的，以及类型擦除带来的影响。下一章我们将探讨泛型的高级特性，进一步深入理解泛型的强大能力。 ``` # 3. ``` # 第三章：泛型的高级特性 泛型作为Java语言的一个重要特性，不仅在基本的类型使用上发挥作用，在面对更复杂的场景时，其高级特性更是能够帮助开发者编写出更安全、更灵活的代码。本章将深入探讨泛型的继承和通配符使用、类型参数的边界定义以及类型推断和异常处理的相关机制。 ## 3.1 泛型的继承和通配符 ### 3.1.1 泛型的继承规则 泛型的继承并不是传统意义上的继承，而是指泛型类型之间的扩展关系。当我们说一个泛型类`G<T>`继承自另一个泛型类`G<S>`时，通常意味着`T`是`S`的一个子类型。 在泛型中，`List<Integer>`并不被视为`List<Number>`的子类型，因为类型参数在运行时被擦除，这样做可以防止类型安全问题。例如： ```java List<Integer> intList = new ArrayList<>(); List<Number> numberList = intList; // 编译错误 ``` 如果上面的赋值被允许，那么在运行时，我们就可以将非`Integer`的元素添加到`numberList`中，这违反了泛型的类型安全。因此，在使用泛型时，需要遵循泛型的继承规则，不能直接将一个泛型类型的实例赋值给另一个泛型类型的实例，除非这两个类型之间存在子类型关系。 ### 3.1.2 通配符的使用和限制 为了在某些情况下提供更灵活的类型操作，Java引入了通配符`?`。通配符用于表示未 ```