描述一下泛型是什么，以及使用它有哪些优势？

八股文_Java基础面试题 0 77

参考回答**

泛型（Generics） 是 Java 中的一种语言特性，允许我们在类、接口和方法中使用参数化类型（Parameterized Types）。它提供了一种在编译时检测类型安全的机制，从而减少运行时的类型转换错误。

泛型的主要目的是使代码更加类型安全、可读性强、通用性高。

详细讲解与拓展

1. 泛型的定义与作用

在没有泛型之前，Java 的集合类（如List、Map等）存储的是Object类型的元素，因此需要手动进行类型转换，可能会导致运行时错误。

引入泛型后，可以在集合类中指定类型，使得类型检查在编译时完成，而不是在运行时。

例子：

没有泛型的代码（JDK 1.4 之前）：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Example {
  public static void main(String[] args) {
      List list = new ArrayList(); // 没有指定类型，默认存储 Object
      list.add("Hello");
      list.add(123); // 可以存储任何类型

      // 类型转换时可能出错
      String str = (String) list.get(0); // 正常
      String number = (String) list.get(1); // 运行时抛出 ClassCastException
  }
}

使用泛型的代码（JDK 1.5+）：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Example {
  public static void main(String[] args) {
      List<String> list = new ArrayList<>(); // 指定集合只能存储 String 类型
      list.add("Hello");
      // list.add(123); // 编译时报错，防止错误添加

      String str = list.get(0); // 不需要类型转换，类型安全
      System.out.println(str); // 输出：Hello
  }
}

作用：

泛型提供了编译时的类型检查，避免了运行时的类型转换错误。
避免了显式的强制类型转换，提升了代码的可读性和简洁性。

2. 泛型的语法与使用

泛型类 泛型可以用于定义类，使类可以处理多种数据类型。

例子：

public class Box<T> {
   private T value;

   public T getValue() {
       return value;
   }

   public void setValue(T value) {
       this.value = value;
   }
}

public class Example {
   public static void main(String[] args) {
       Box<String> stringBox = new Box<>();
       stringBox.setValue("Hello");
       System.out.println(stringBox.getValue()); // 输出：Hello

       Box<Integer> intBox = new Box<>();
       intBox.setValue(123);
       System.out.println(intBox.getValue()); // 输出：123
   }
}

解释：

T 是一个类型参数，表示该类可以接受任意类型。
使用时，通过指定具体类型（如String、Integer）实现类型安全。

泛型方法 泛型也可以用于方法，使方法可以接受不同类型的参数。

例子：

public class Example {
   // 泛型方法
   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); // 输出：1 2 3
       printArray(strArray); // 输出：A B C
   }
}

解释：

方法前面的<T>表示这是一个泛型方法，T是类型参数。
方法可以接受任意类型的数组作为参数。

泛型接口 泛型可以用于接口，使接口适配不同的实现类型。

例子：

public interface Pair<K, V> {
   K getKey();
   V getValue();
}

public class KeyValue<K, V> implements Pair<K, V> {
   private K key;
   private V value;

   public KeyValue(K key, V value) {
       this.key = key;
       this.value = value;
   }

   public K getKey() {
       return key;
   }

   public V getValue() {
       return value;
   }
}

public class Example {
   public static void main(String[] args) {
       Pair<String, Integer> pair = new KeyValue<>("Age", 25);
       System.out.println("Key: " + pair.getKey());   // 输出：Key: Age
       System.out.println("Value: " + pair.getValue()); // 输出：Value: 25
   }
}

解释：

泛型接口允许在实现时指定不同的类型参数。

通配符（Wildcard） 泛型可以使用通配符（?）来表示未知类型。

通配符的使用：

? extends T：表示类型是T或T的子类（用于读取）。
? super T：表示类型是T或T的父类（用于写入）。

?：表示任意类型。

例子：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Example {
   public static void printNumbers(List<? extends Number> list) {
       for (Number number : list) {
           System.out.println(number);
       }
   }

   public static void main(String[] args) {
       List<Integer> intList = new ArrayList<>();
       intList.add(1);
       intList.add(2);

       List<Double> doubleList = new ArrayList<>();
       doubleList.add(1.1);
       doubleList.add(2.2);

       printNumbers(intList); // 输出：1 2
       printNumbers(doubleList); // 输出：1.1 2.2
   }
}

解释：

? extends Number 表示列表中的元素必须是Number或其子类，保证类型安全。

3. 泛型的优势

类型安全

泛型通过在编译时检查类型，避免了运行时的ClassCastException。

开发者可以更明确地表达代码意图，减少错误。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
// list.add(123); // 编译时报错，避免类型错误

代码复用

泛型支持参数化类型，允许开发者编写通用的类、方法和接口，从而提高代码的复用性。

简洁性

泛型消除了许多显式的强制类型转换，使代码更加简洁易读。
无需每次获取元素时手动进行类型转换。

提高代码的可维护性

泛型通过参数化类型，将类型信息暴露在代码接口中，使代码更清晰、易读，便于维护。

4. 泛型的限制

类型擦除

Java 的泛型是通过类型擦除（Type Erasure）实现的，泛型信息只存在于编译阶段，运行时被擦除为Object。

例如，List<Integer>和List<String>在运行时实际上是相同的类型。

例子：

List<String> list1 = new ArrayList<>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass()); // 输出：true

不能使用基本数据类型

泛型不支持基本数据类型（如int、double等），只能使用包装类（如Integer、Double等）。
解决方案：自动装箱和拆箱。

泛型数组的创建

不能直接创建泛型数组，如T[]，因为类型信息在运行时被擦除。

总结

泛型是 Java 提供的一种强大的特性，用于提高代码的类型安全性、通用性和可维护性。在日常开发中，合理地使用泛型能够帮助我们避免常见的类型错误，编写更优雅、更健壮的代码。

尽管泛型在实现时存在一定的限制（如类型擦除），但通过理解其机制和正确的使用方法，可以充分发挥泛型的优势。

参考回答**

详细讲解与拓展

1. 泛型的定义与作用

2. 泛型的语法与使用

3. 泛型的优势

4. 泛型的限制

总结

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