重学Java基础篇—Java泛型深度使用指南

一、泛型核心价值

类型安全与代码复用的平衡艺术，主要解决以下问题：

避免强制类型转换错误（ClassCastException）

增强代码可读性和可维护性

实现通用算法和数据结构

二、基础用法规范

2.1 泛型类定义

// 标准容器类示例

public class Box {

private T content;

public void put(T item) {

this.content = item;

}

public T get() {

return content;

}

}

// 使用示例

Box stringBox = new Box<>();

stringBox.put("Hello");

String value = stringBox.get(); // 无需强制转型

2.2 泛型方法实现

// 通用数组交换方法

public class ArrayUtils {

public static void swap(T[] array, int i, int j) {

T temp = array[i];

array[i] = array[j];

array[j] = temp;

}

}

// 使用示例

String[] names = {

"Alice", "Bob"};

ArrayUtils.swap(names, 0, 1);

三、类型参数约束

3.1 边界限定（Bounded Type）

// 数值计算接口

public interface Calculator {

double calculate(T a, T b);

}

// 具体实现

public class AddCalculator implements Calculator {

@Override

public double calculate(Double a, Double b) {

return a + b;

}

}

3.2 多重边界

// 同时实现Serializable和Comparable

public class MultiBound & Serializable> {

public void sort(List list) {

Collections.sort(list);

}

}

四、通配符高级应用

4.1 三种通配符对比

类型

语法

适用场景

写入限制

无界通配符

只读操作

不能写入

上界通配符

读取T及其子类对象

只能写入null

下界通配符

写入T及其父类对象

可以写入T对象

4.2 生产者-消费者模式

// 生产者使用extends

public static void processProducers(List list) {

for (Number n : list) {

System.out.println(n.doubleValue());

}

}

// 消费者使用super

public static void addIntegers(List list) {

for (int i = 0; i < 5; i++) {

list.add(i);

}

}

五、类型擦除应对策略

5.1 运行时类型信息保留

// 通过Class对象传递类型信息

public class TypeSafeMap {

private Map, Object> map = new HashMap<>();

public void put(Class type, T instance) {

map.put(type, instance);

}

public T get(Class type) {

return type.cast(map.get(type));

}

}

// 使用示例

TypeSafeMap safeMap = new TypeSafeMap();

safeMap.put(String.class, "Secret");

String value = safeMap.get(String.class);

5.2 泛型数组创建

// 正确创建泛型数组方法

public class ArrayFactory {

@SuppressWarnings("unchecked")

public static T[] createArray(Class type, int size) {

return (T[]) Array.newInstance(type, size);

}

}

// 使用示例

String[] strings = ArrayFactory.createArray(String.class, 10);

六、典型应用场景

6.1 通用DAO接口

public interface BaseDao {

T findById(ID id);

List findAll();

void save(T entity);

void delete(ID id);

}

// 具体实现

public class UserDao implements BaseDao {

// 实现接口方法...

}

6.2 事件总线系统

public class EventBus {

private Map, List>> handlers = new HashMap<>();

public void subscribe(Class eventType, Consumer handler) {

handlers.computeIfAbsent(eventType, k -> new ArrayList<>()).add(handler);

}

@SuppressWarnings("unchecked")

public void publish(T event) {

List> consumers = handlers.get(event.getClass());

if (consumers != null) {

consumers.forEach(consumer -> ((Consumer) consumer).accept(event));

}

}

}

七、常见错误及修正

7.1 原生类型使用

// 错误示例

List rawList = new ArrayList();

rawList.add("String");

rawList.add(10); // 编译通过但运行危险

// 修正方案

List safeList = new ArrayList<>();

safeList.add("Hello");

// safeList.add(10); // 编译错误

7.2 泛型数组初始化

// 错误示例

T[] array = new T[10]; // 编译错误

// 正确方法

T[] array = (T[]) new Object[10]; // 需配合类型转换

八、最佳实践总结

命名规范：使用有意义的类型参数名称（如优于）

边界控制：尽可能使用最严格的类型约束

通配符策略：• PECS原则（Producer-Extends, Consumer-Super）• 返回值不使用通配符

类型安全：• 优先使用泛型方法而非原生类型• 利用@SuppressWarnings时添加明确注释

文档规范：在复杂泛型类中增加类型参数说明

九、扩展知识接口

9.1 获取泛型参数类型

public abstract class TypeToken {

private final Type type;

protected TypeToken() {

Type superClass = getClass().getGenericSuperclass();

this.type = ((ParameterizedType) superClass).getActualTypeArguments()[0];

}

public Type getType() {

return type;

}

}

// 使用示例

Type stringType = new TypeToken() {

}.getType();

9.2 泛型与反射结合

public class GenericReflection {

public static void printTypeParameters(Class clazz) {

TypeVariable[] typeParams = clazz.getTypeParameters();

for (TypeVariable param : typeParams) {

System.out.println("Type parameter: " + param.getName());

for (Type bound : param.getBounds()) {

System.out.println(" Bound: " + bound.getTypeName());

}

}

}

}

// 分析List接口

GenericReflection.printTypeParameters(List.class);

通过合理应用泛型技术，可以显著提升代码的健壮性和可维护性。建议在复杂泛型场景中使用IDE的代码检查功能，并配合单元测试验证类型安全性。随着Java版本的演进（如引入var），泛型的使用方式也在不断优化，需要持续关注语言新特性。