Java泛型中的List使用

Java中的List是一种容器，可以存储一组有序的对象，并且支持快速地随机访问元素。Java泛型的出现增强了List的类型安全性和可读性，避免了强制类型转换和类型错误。

一、Java泛型中的List

Java泛型是指在定义类、接口和方法时，使用类型形参（type parameter）来代替具体的类型，可以在编译时检查类型，并且增强了代码复用性和可读性。在List中，通常使用泛型来指定List所管理的对象类型。

// 创建一个String类型的List
List list = new ArrayList();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Orange");

二、泛型与安全性

通过使用泛型，可以强化程序的类型安全性。当我们使用泛型时，编译器会对程序进行类型检查，如果类型不匹配，会在编译时给出类型不匹配的错误提示。

下面是一个例子，使用泛型之前发生的类型错误：

List list = new ArrayList();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Orange");
// 需要强制转换，容易出错
String fruit = (String) list.get(0);

使用泛型之后，可以在编译时捕获错误：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Orange");
// 无需强制转换，编译器会自动进行类型检测
String fruit = list.get(0);

三、泛型的通配符和边界

泛型通配符（wildcards）为代码提供了灵活性和复用性。通配符可以接受任意类型的泛型参数，但是也增加了类型的不确定性。在Java中，有两种通配符：问号（?）和问号加上extends或super关键字的限定符。

下面是一个不使用通配符的例子：

class Fruit {
    //...
}

class Apple extends Fruit {
    //...
}

class Banana extends Fruit {
    //...
}

class FruitBasket {
    private List<Fruit> list = new ArrayList<>();

    public boolean addFruit(Fruit fruit) {
        return list.add(fruit);
    }

    // 返回水果篮子中的第一个水果
    public Fruit getFirst() {
        return list.get(0);
    }
}

//...

FruitBasket basket = new FruitBasket();
basket.addFruit(new Apple());
basket.addFruit(new Banana());
Apple apple = (Apple)basket.getFirst(); // 编译错误

在这个例子中，FruitBasket只能管理Fruit类型的对象，并且getFirst方法只能返回Fruit类型的对象，如果要使用Apple或Banana，需要进行强制类型转换。这对程序员来说不方便，也增加了出错的机会。

使用extends关键字可以指定泛型参数的上限，只有在范围内的对象才能被添加到List中：

class FruitBasket<T extends Fruit> {
    private List<T> list = new ArrayList<>();

    public boolean addFruit(T fruit) {
        return list.add(fruit);
    }

    // 返回水果篮子中的第一个水果
    public T getFirst() {
        return list.get(0);
    }
}

//...

FruitBasket<Apple> basket = new FruitBasket<>();
basket.addFruit(new Apple());
basket.addFruit(new Banana()); // 编译错误
Apple apple = basket.getFirst(); // 无需强制转换

在这个例子中，FruitBasket的泛型参数T必须是Fruit的子类，这样就可以避免添加非Fruit类型的对象。

使用super关键字可以指定泛型参数的下限，只有在范围内的对象才能被添加到List中：

class FruitBasket<T super Apple> {
    private List<T> list = new ArrayList<>();

    public boolean addFruit(T fruit) {
        return list.add(fruit);
    }

    // 返回水果篮子中的第一个水果
    public T getFirst() {
        return list.get(0);
    }
}

//...

FruitBasket<Fruit> basket = new FruitBasket<>(); // 编译错误
FruitBasket<Apple> basket = new FruitBasket<>();
basket.addFruit(new Apple());
basket.addFruit(new Banana()); // 编译错误
Apple apple = basket.getFirst(); // 无需强制转换

在这个例子中，FruitBasket的泛型参数T必须是Apple的父类或Apple本身，这样就可以避免添加非Apple类型的对象。

四、List的操作

List提供了一系列基本的操作，为我们管理数据提供了很大的便利。常用的操作包括添加、删除、替换、查找等等。

1. 添加元素

List提供了add和addAll方法，可以向List中添加一个或多个元素。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Orange");

List<String> otherList = new ArrayList<>();
otherList.add("Mango");
otherList.add("Pear");
list.addAll(otherList);

2. 删除元素

List提供了remove和removeAll方法，可以删除一个或多个元素。remove方法删除指定的元素，removeAll方法删除匹配给定条件的所有元素。

list.remove("Banana");
otherList.removeAll(list);

3. 替换元素

List提供了set方法，用给定元素替换指定位置的元素。

list.set(0, "Grapes");

4. 查找元素

List提供了get方法，可以根据给定的索引返回相应的元素。indexOf和lastIndexOf方法可以查找与给定元素相等的第一个和最后一个元素的索引。

String fruit = list.get(0);
int index = list.indexOf("Orange");

五、总结

通过使用泛型，可以提高代码的类型安全性和可读性。泛型通配符可以增强代码的灵活性和复用性，边界限制可以防止非法参数的传递。List提供了丰富的操作，可用于管理数据。在使用List时，推荐使用泛型，以提高类型安全性和代码可读性。