带泛型的工具类开发（Java进阶）

带泛型的工具类开发是指在Java等支持泛型的语言中，创建能够处理多种数据类型的可重用工具类。以下是详细介绍：

泛型工具类的核心概念

• 泛型工具类：使用 <T>、<E>、<K,V> 等泛型参数定义的可重用工具类
• 类型安全：通过泛型参数确保编译时类型检查，避免运行时类型转换错误
• 代码复用：同一套逻辑可以处理不同的数据类型，无需重复编写相似代码
• 消除强制类型转换：减少手动类型转换，提高代码可读性和安全性

典型应用场景

1. 集合操作工具类

   • 例如：Collections.sort() 可以对任意实现了 Comparable 接口的类型进行排序
   • 提供通用的集合处理方法，如过滤、映射、归约等操作

2. 对象处理工具类

   • 对象属性复制、序列化/反序列化等通用操作
   • 类型安全的对象转换和验证

3. 函数式编程辅助类

   • 提供 Function<T, R>、Predicate<T> 等函数式接口的工具方法
   • 支持链式调用和流式处理

设计优势

• 灵活性：一个工具类可以适用于多种数据类型
• 性能：避免了装箱/拆箱操作和类型转换开销
• 维护性：集中管理通用逻辑，降低代码重复度

这种设计模式广泛应用于各种框架和库中，是现代Java开发的重要实践之一。

核心概念

• 代码复用：一套逻辑适配多种数据类型

设计原则

1. 泛型参数命名规范

// T - Type
public class ListUtils<T> { }

// E - Element  
public class CollectionUtils<E> { }

// K/V - Key/Value
public class MapUtils<K, V> { }

// R - Return
public interface Function<T, R> { }

// T - 通用类型参数
public class Box<T> {
    private T content;
    
    public void set(T content) {
        this.content = content;
    }
    
    public T get() {
        return content;
    }
}

// E - 集合元素类型
public interface List<E> {
    void add(E e);
    E get(int index);
}

// K,V - 键值对类型
public interface Map<K, V> {
    V put(K key, V value);
    V get(Object key);
}

2. 边界约束

// 上界通配符
public static <T extends Comparable<T>> T max(Collection<T> coll)

// 下界通配符  
public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<T> src)

// 多重边界
public static <T extends Serializable & Comparable<T>> void process(T item)

典型实现示例

集合工具类

public class GenericCollectionUtils {
    // 安全的类型转换
    public static <T> List<T> filter(Collection<?> collection, Class<T> type) {
        return collection.stream()
                .filter(type::isInstance)
                .map(type::cast)
                .collect(Collectors.toList());
    }
    
    // 通用查找
    public static <T> Optional<T> findFirst(Collection<T> collection, 
                                          Predicate<T> predicate) {
        return collection.stream().filter(predicate).findFirst();
    }
}

对象转换工具类

public class Converter<S, T> {
    private final Function<S, T> converter;
    
    public Converter(Function<S, T> converter) {
        this.converter = converter;
    }
    
    public T convert(S source) {
        return converter.apply(source);
    }
    
    public List<T> convertAll(Collection<S> sources) {
        return sources.stream().map(converter).collect(Collectors.toList());
    }
}

最佳实践

1. PECS原则

• Producer Extends：作为生产者时使用 <? extends T>
• Consumer Super：作为消费者时使用 <? super T>

2. 避免原始类型

// ❌ 不推荐
List list = new ArrayList();

// ✅ 推荐  
List<String> list = new ArrayList<>();

3. 合理使用通配符

// 方法只需要读取，不修改集合
public static void printCollection(Collection<? extends CharSequence> collection) {
    collection.forEach(System.out::println);
}

应用场景

1. 数据处理管道：构建类型安全的数据转换链
2. 算法通用实现：排序、搜索等算法的泛型版本
3. API封装：为第三方库提供类型安全的包装
4. 框架基础组件：ORM、序列化等框架的核心工具类

注意事项

• 避免过度使用泛型导致代码复杂度增加
• 注意泛型擦除带来的限制
• 合理平衡类型安全与使用便利性