大学课程讲义-Java基础-泛型.docx

Java泛型是Java编程语言中的一种特性，它允许在数据结构（如集合）中存储特定类型的元素，从而提供了编译时的类型安全性和更清晰的代码。泛型引入的主要目标是消除强制类型转换的需要，减少类型转换带来的潜在错误，并增强代码的可读性和可维护性。 1. **泛型介绍** 在Java中，泛型的基本概念是通过在类、接口或方法声明中使用类型参数来实现的。例如，`List<Integer>`就是一个泛型接口的实例，它限制了列表中只能存储`Integer`对象。在没有泛型的情况下，我们可能会创建一个`List`并存储`Object`，然后需要在运行时进行类型转换，如： ```java List myIntList = new ArrayList(); myIntList.add(new Integer(0)); Integer x = (Integer) myIntList.iterator().next(); ``` 这样的代码不仅需要显式转换，还可能因转换错误导致运行时异常。使用泛型后，可以这样编写： ```java List<Integer> myIntList = new ArrayList<Integer>(); myIntList.add(new Integer(0)); Integer x = myIntList.iterator().next(); ``` 这样，编译器就能在编译时检查类型安全，避免了运行时的类型转换和可能的错误。 2. **定义泛型** 泛型的定义通常涉及到类型参数的声明。在`List`和`Iterator`接口中，类型参数`E`代表"Element"，用于表示列表或迭代器将处理的元素类型： ```java public interface List<E> { void add(E x); Iterator<E> iterator(); } public interface Iterator<E> { E next(); boolean hasNext(); } ``` 当我们实例化一个泛型类或接口时，如`List<Integer>`，我们提供了一个实际的类型参数（在这里是`Integer`），这个参数将替换掉所有的类型参数`E`，确保所有的操作都与指定的类型兼容。 3. **泛型和子类继承** 泛型也影响到子类继承。如果一个类继承了一个泛型类，它可以指定自己的类型参数或者使用父类的类型参数。以下代码片段展示了泛型类和子类的使用是否合法： ```java List<String> ls = new ArrayList<String>(); ``` 这段代码是合法的，因为它创建了一个`ArrayList`的实例，该实例专门用于存储`String`对象。类型参数`String`被用来实例化`ArrayList`，这样编译器就能确保列表中只包含字符串。 4. **类型擦除** 需要注意的是，虽然Java泛型在编译时提供了类型检查，但在运行时，所有的泛型信息都会被“擦除”。这意味着在字节码级别，泛型类实际上等同于非泛型类，只处理`Object`。因此，尽管在编译时得到了类型安全保证，但泛型不能提供运行时的类型检查。 5. **边界和通配符** Java泛型还支持类型参数的边界，如`? extends Number`，这意味着可以接受任何`Number`的子类。通配符`?`允许在不关心具体类型时，对泛型进行更灵活的操作。 6. **野蛮类型（Raw Types）** 在不指定类型参数的情况下使用泛型类被称为使用野蛮类型，如`List list = new ArrayList()`。虽然可以使用野蛮类型，但这会导致编译器发出警告，因为它失去了类型安全的保证。 7. **类型推断（Type Inference）** 自Java 7起，引入了类型推断，使得在某些情况下，编译器可以自动推断出类型参数，简化代码，如使用`钻石操作符`： ```java List<String> list = new ArrayList<>(); ``` 这里，编译器会自动推断出`<String>`。 Java泛型是一种强大的工具，它增强了代码的类型安全性，减少了类型转换，提升了可读性，并降低了出错的可能性。理解并熟练使用泛型是每个Java开发者的基础技能之一。