Java基础

damncode
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一、Java中的泛型作用

Java中的泛型主要用于增强代码的类型安全性和代码的可读性，并减少代码的冗余性。泛型允许类、接口和方法操作对象时，能够指定对象的类型，并且可以在编译期进行类型检查，从而避免运行时的ClassCastException。

泛型的主要作用：

  1. 类型安全：

    • 泛型允许在编译时检查类型，而不是在运行时。它确保了在编译期间，程序不会插入错误的类型，避免了强制类型转换时可能出现的错误。
    • 例如，使用泛型之前，List只能存储Object类型的元素，需要进行强制类型转换；而使用泛型之后，可以明确指定存储的类型，避免了潜在的类型转换问题。
    // 使用泛型前：
List list = new ArrayList();
list.add("string");
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("string");
String str = list.get(0); // 无需强制类型转换，编译时检查类型

  2. 代码复用：

    • 泛型允许编写与类型无关的通用代码，从而使代码更具通用性和可重用性。你可以使用泛型类或方法来处理不同类型的数据，而不需要为每种类型编写单独的代码。
    // 泛型方法
public <T> void printArray(T[] array) {
    for (T element : array) {
        System.out.println(element);
    }
}

  3. 消除强制类型转换：

    • 泛型可以消除强制类型转换的需求，因为编译器会自动处理类型转换。这样不仅减少了代码的复杂性，还避免了潜在的类型转换错误。

  4. 增强代码可读性：

    • 泛型允许程序员明确指定集合或方法所操作的类型，使代码更具可读性和可理解性。

二、泛型的类型擦除

1. 什么是类型擦除？

Java中的泛型是编译时的特性，在编译时使用泛型进行类型检查，而在运行时，由于Java的泛型实现是通过类型擦除（Type Erasure）来实现的，泛型信息会被擦除，所有泛型参数类型都被替换为其上界（如果没有上界，则替换为Object）。这意味着在运行时，泛型类型的具体类型信息将不可用。

  • 编译时：编译器会对泛型进行类型检查，确保类型安全。
  • 运行时：Java虚拟机（JVM）并不会保留泛型的类型信息，所有泛型类型参数在运行时都会被擦除。
2. 类型擦除的阶段

类型擦除发生在编译阶段。在编译时，编译器会将泛型的类型参数擦除，并生成相应的字节码。在运行时，JVM执行的代码已经是去除了泛型类型参数的代码。

  • 泛型类/方法在编译时进行类型检查，确保类型安全。
  • 编译后的字节码中，泛型信息被擦除，替换为具体的类型（通常为Object或类型参数的上界）。

例如，泛型类List<String>在编译后，类型信息<String>会被擦除，变成List，而在方法内部，所有泛型参数T都会被替换为它的上界（如果没有定义上界，则为Object）。

public class GenericClass<T> {
    private T value;

    public T getValue() {
        return value;
    }
}

编译后的字节码中，这段代码会被修改为：

public class GenericClass {
    private Object value;

    public Object getValue() {
        return value;
    }
}
3. 类型擦除后的约束和限制

由于类型擦除的存在，Java泛型有一些限制：

  • 不能使用基本数据类型作为泛型类型参数（例如，不能直接使用List<int>，只能使用List<Integer>）。
  • 泛型类型的运行时类型信息不可用，例如，instanceof或new T()之类的操作无法直接使用泛型类型。
  • 无法创建泛型数组，例如，new T[]是不允许的。

三、注解（Annotations）

1. 注解的作用

注解是Java中的一种元数据机制，允许在代码中嵌入一些额外的信息，并且这些信息可以被编译器、开发工具或运行时环境读取和使用。注解不会影响程序的实际业务逻辑，但可以用于代码生成、编译时检查、运行时反射等场景。

注解的主要作用如下：

  1. 代码标记：注解可以为类、方法、变量、参数等添加元数据信息。通过这些标记，工具和框架可以对代码进行特殊处理。

  2. 编译时检查：某些注解可以用于编译时检查错误或警告，例如@Override注解用于确保方法覆盖了父类的方法，@Deprecated注解表示方法或类已过时，编译器会发出警告。

    @Override
public String toString() {
    return "This is a test";
}

  3. 运行时反射：某些注解可以在运行时通过反射机制读取，从而影响程序的行为。例如，在Java EE、Spring等框架中，依赖注入、事务管理等机制都依赖于注解。

    @Autowired
private UserService userService;  // Spring 中的依赖注入

  4. 代码生成：注解可以用于代码生成工具或框架中，帮助生成代码或配置。例如，Lombok库通过注解自动生成getter、setter、equals等方法。

  5. 文档生成：注解可以用于自动生成文档。例如，@param、@return等Javadoc注解用于生成API文档。

2. 常见的注解类型

  • 元注解：用于定义其他注解的注解。Java提供了4个元注解：

    • @Retention：定义注解的保留策略（源码、编译期、运行期）。
    • @Target：定义注解可以应用的目标（类、方法、字段等）。
    • @Inherited：允许子类继承父类的注解。
    • @Documented：标记该注解是否会在Javadoc中显示。

  • 编译时注解：

    • @Override：用于标识方法是覆盖父类方法的。
    • @Deprecated：标记该方法或类已过时，不建议使用。
    • @SuppressWarnings：抑制编译器的警告。

  • 运行时注解：

    • @Autowired：Spring中用于自动注入依赖。
    • @Transactional：Spring中用于声明事务操作。
    • @Entity、@Table：Hibernate中用于声明实体类与数据库表的映射关系。
3. 自定义注解

Java允许开发者自定义注解，可以通过元注解@Retention和@Target来控制注解的使用范围和生命周期。

// 自定义注解
@Target(ElementType.METHOD)  // 只能用于方法
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  // 运行时可用
public @interface MyAnnotation {
    String value();
}

// 使用自定义注解
public class MyClass {
    @MyAnnotation(value = "Test")
    public void myMethod() {
        // method implementation
    }
}

通过反射机制，可以在运行时获取注解并做相应的处理：

Method method = MyClass.class.getMethod("myMethod");
if (method.isAnnotationPresent(MyAnnotation.class)) {
    MyAnnotation annotation = method.getAnnotation(MyAnnotation.class);
    System.out.println(annotation.value());  // 输出 Test
}

总结

  • 泛型的作用：泛型提供了类型安全、代码复用、消除强制类型转换和提高代码可读性等好处。泛型的类型擦除机制在编译时发生，并在编译后的字节码中不再保留泛型相关的类型信息。

  • 类型擦除：泛型的擦除在编译阶段进行，泛型类型参数会被替换为其上界（如果没有上界，则为Object）。这意味着在运行时，泛型的类型信息不可用。

  • 注解的作用：注解是一种元数据机制，可以

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