21. 什么是泛型？为什么要使用泛型？

PangHu大约 3 分钟

**泛型（Generics）**是Java语言的一种特性，它允许在定义类、接口和方法时使用类型参数，从而使代码可以处理不同类型的对象，而不需要编写重复的代码。泛型提供了一种类型安全的方式来编写可重用的代码。

泛型的定义

泛型类：在类定义中使用类型参数。

public class Box<T> {
    private T item;

    public void setItem(T item) {
        this.item = item;
    }

    public T getItem() {
        return item;
    }
}

泛型方法：在方法定义中使用类型参数。

public <T> void printArray(T[] array) {
    for (T element : array) {
        System.out.println(element);
    }
}

泛型接口：在接口定义中使用类型参数。

public interface Container<T> {
    void add(T item);
    T get(int index);
}

为什么要使用泛型？

使用泛型有以下几个主要的好处：

1. 类型安全

泛型可以在编译时检查类型错误，从而避免运行时出现ClassCastException。这使得代码更安全，因为类型转换是在编译时完成的，而不是在运行时。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
// list.add(10);  // 编译错误，避免了将非String类型对象添加到list中

2. 代码复用

泛型允许编写能够处理多种类型的类、方法或接口，从而提高代码的复用性。使用泛型可以避免编写重复的代码。

public class Box<T> {
    private T item;
    public void setItem(T item) {
        this.item = item;
    }
    public T getItem() {
        return item;
    }
}

Box<Integer> intBox = new Box<>();
intBox.setItem(123);

Box<String> strBox = new Box<>();
strBox.setItem("Hello");

3. 消除强制类型转换

在没有泛型之前，使用集合类时，必须手动进行类型转换。泛型可以消除这些强制类型转换，使代码更简洁和可读。

List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
String str = (String) list.get(0);  // 需要强制类型转换

// 使用泛型后
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
String str = list.get(0);  // 不需要强制类型转换

4. 提高代码的可读性和可维护性

泛型让开发者在编写和阅读代码时明确数据类型，从而减少了潜在的错误，并使代码更加直观和容易理解。

泛型的使用示例

泛型类

public class Pair<T, U> {
    private T first;
    private U second;

    public Pair(T first, U second) {
        this.first = first;
        this.second = second;
    }

    public T getFirst() {
        return first;
    }

    public U getSecond() {
        return second;
    }
}

泛型方法

public class GenericMethod {
    public static <T> void printArray(T[] array) {
        for (T element : array) {
            System.out.println(element);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] intArray = {1, 2, 3};
        String[] strArray = {"A", "B", "C"};
        
        printArray(intArray);
        printArray(strArray);
    }
}

限定泛型

上限通配符（extends）：表示类型参数必须是某个类的子类或实现某个接口。
```
public <T extends Number> void printNumber(T number) {
    System.out.println(number);
}
```
下限通配符（super）：表示类型参数必须是某个类的超类，用于消费类型。
```
java复制代码public void addNumbers(List<? super Integer> list) {
    list.add(10);
}
```

总结

泛型在Java中通过引入类型参数，使得类、接口和方法能够处理不同类型的数据，并在编译时提供类型安全的检查。使用泛型的主要原因是为了提高代码的类型安全性、复用性、可读性和可维护性。泛型在集合框架、算法库等众多场景中广泛使用，极大地提高了代码的灵活性和健壮性。