120. Java 泛型

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120. Java 泛型

为什么使用泛型？

简而言之，泛型允许你在定义类、接口和方法时，将类型作为参数传递。这种方式与方法声明中使用的形式参数非常相似，形式参数是值，而泛型的类型参数则是类型。

通过使用泛型，我们可以编写更加通用的代码，避免在代码中多次写相似的类型相关逻辑。泛型的最大优势是能够在不同的类型上重用相同的代码，确保类型安全，并避免很多常见的错误。

泛型的优势

  1. 编译时进行更强的类型检查

    使用泛型的最大好处之一是编译时能够进行类型检查。这意味着，Java 编译器能够在编译阶段发现潜在的类型错误，而不是等到程序运行时才发现错误。例如，如果你尝试将不兼容的类型放入一个泛型集合，编译器会立即报错，这样能够避免类型不匹配的问题。

    相较之下，非泛型代码的类型检查仅发生在运行时，可能导致更难以发现的错误。

    // 非泛型集合，编译时不会报错，但会在运行时出现类型转换异常
List list = new ArrayList();
list.add("hello");
String s = (String) list.get(0);  // 需要强制类型转换

    上述代码使用了 List，它并未指定元素的类型，因此我们必须手动将从 list 中取出的对象强制转换为 String。如果列表中包含非字符串类型的数据，这将导致 ClassCastException 异常。

    然而，使用泛型后，这个问题将得到解决：

    // 泛型集合，编译器会检查类型并避免类型转换错误
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("hello");
String s = list.get(0);  // 不需要强制类型转换

    使用泛型后，List<String> 确保了列表只能存储 String 类型的数据，编译器会在编译时捕获任何类型不匹配的错误。

  2. 消除强制类型转换

    如前所述，泛型的一个重要好处是它消除了大量的类型转换操作。传统的非泛型集合需要我们在获取元素时进行强制转换，这不仅增加了代码复杂度，还容易出错。而泛型通过强制约束类型，在编译时就保证了类型的安全。

    // 没有泛型，需要手动转换
Object obj = list.get(0);
String str = (String) obj;  // 强制类型转换

    通过泛型后，代码变得更加简洁，且类型安全：

    // 使用泛型，自动保证类型安全
String str = list.get(0);  // 不需要强制转换

  3. 使程序员能够实现通用算法

    泛型允许你编写适用于多种类型的通用算法。这使得代码更加灵活和复用。例如，如果你编写一个排序算法，可以让它支持任何类型的列表，只要它们的元素实现了 Comparable 接口。

    // 泛型方法：适用于任何实现了 Comparable 接口的类型
public <T extends Comparable<T>> T findMax(T a, T b) {
    if (a.compareTo(b) > 0) {
        return a;
    } else {
        return b;
    }
}

    上述代码展示了一个通用的 findMax 方法，它能够接受任何实现了 Comparable 接口的类型（如 Integer、String、Date 等），并返回更大的那个对象。你可以像下面这样调用这个方法：

    Integer maxInt = findMax(10, 20); // 比较两个 Integer 类型的数值
String maxStr = findMax("apple", "banana"); // 比较两个 String 类型的字符串

泛型的作用

  1. 类型安全

    使用泛型可以避免常见的类型错误。例如，在集合中存储某种类型的元素时，编译器会保证你只能存储该类型的数据，而不会意外地存入不兼容的类型。

  2. 提高代码复用性

    泛型允许你编写可以应用于多种类型的代码，而不需要为每个不同类型编写重复的代码。例如，ArrayList<T> 类可以用来存储任何类型的对象，使用时只需要指定具体的类型参数 T 即可。

  3. 提高代码可读性

    泛型让代码更具自文档性。与使用 Object 类型相比，泛型能明确表示集合或方法所支持的具体类型，帮助开发者更好地理解和维护代码。

结语

Java 的泛型特性通过提供类型参数，允许程序员编写更加灵活、类型安全且易于维护的代码。通过泛型，程序员可以消除强制类型转换，减少错误，并编写可以复用的通用算法。这是 Java 编程语言中一个非常强大的特性，使得代码在类型安全的基础上更加简洁和高效。

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