深入學習Java泛型編程

泛型允許在編寫代碼時指定數據類型，使得代碼更加安全可靠。Java泛型是Java 5 引入的一個重要特性，旨在提高代碼的類型安全性，並簡化代碼編寫流程。本文將從多個方面對深入學習Java泛型編程進行詳細的闡述，幫助讀者理解和掌握Java泛型開發技巧。

一、泛型的基礎知識

1、泛型的定義和優勢

/**
 * 定義一個簡單的泛型類
 */
public class MyGenericClass {
    private T genericMember;

    public T getGenericMember() {
        return genericMember;
    }

    public void setGenericMember(T genericMember) {
        this.genericMember = genericMember;
    }
}

// 使用泛型類
MyGenericClass myGenericClass = new MyGenericClass();
myGenericClass.setGenericMember("Hello World");
String str = myGenericClass.getGenericMember(); // 不需要強制類型轉換，不容易出現類型轉換異常

泛型可以在編寫代碼時指定數據類型，降低了類型轉換的風險，增強了代碼的可讀性和可維護性。

2、泛型的實現方式

public class GenericFactory {
    // 定義泛型方法
    public  T createInstance(Class clazz) throws InstantiationException, IllegalAccessException {
        return clazz.newInstance();
    }
}

// 使用泛型方法
GenericFactory factory = new GenericFactory();
MyGenericClass myGenericClass = factory.createInstance(MyGenericClass.class);

泛型方法的定義和普通方法相似，但方法前要加上泛型參數聲明，使方法可以使用泛型數據類型。

二、通配符的使用

1、通配符的定義

public void printList(List list) {
    for (Object obj : list) {
        System.out.println(obj);
    }
}

List list = new ArrayList();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
printList(list);

List strList = new ArrayList();
strList.add("A");
strList.add("B");
strList.add("C");
printList(strList);

通配符可以匹配任何數據類型，使得方法可以處理不同類型的數據。

2、通配符的限定

public void printList(List list) {
    for (Number num : list) {
        System.out.println(num);
    }
}

List intList = new ArrayList();
intList.add(1);
intList.add(2);
intList.add(3);
printList(intList);

List doubleList = new ArrayList();
doubleList.add(1.1);
doubleList.add(2.2);
doubleList.add(3.3);
printList(doubleList);

public <T extends Comparable> T getMax(T[] arr) {
    T max = arr[0];
    for (int i = 1; i  0) {
            max = arr[i];
        }
    }
    return max;
}

Integer[] intArr = {1, 3, 2};
System.out.println(getMax(intArr));

String[] strArr = {"A", "C", "B"};
System.out.println(getMax(strArr));

通配符可以通過extends關鍵字限定數據類型的上限，使方法只能處理指定的數據類型。同時，泛型類和泛型方法也支持通過extends關鍵字限定數據類型的上限。

三、類型擦除與泛型反射

1、類型擦除的含義

public class MyGenericClass {
    private T genericMember;
    public T getGenericMember() {
        return genericMember;
    }
    public void setGenericMember(T genericMember) {
        this.genericMember = genericMember;
    }
}

MyGenericClass myGenericClass = new MyGenericClass();
Class classObj = myGenericClass.getClass();
System.out.println(classObj.getTypeParameters()[0]);

類型擦除是指Java泛型的類型信息只存在於代碼編譯階段，在代碼運行階段泛型信息會被擦除。因此，在使用Java泛型反射時需要注意類型擦除帶來的影響。

2、泛型反射的實現方式

/**
 * 通過構造器創建泛型對象，並設置泛型值
 */
public class GenericConstructor {
    public void createInstance() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        Constructor constructor = MyGenericClass.class.getConstructor();
        MyGenericClass myGenericClass = constructor.newInstance();
        myGenericClass.setGenericMember("Hello World");
        System.out.println(myGenericClass.getGenericMember());
    }
}

/**
 * 通過方法調用泛型
 */
public class GenericMethod {
    public void invokeMethod() throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        MyGenericClass myGenericClass = new MyGenericClass();
        Method method = myGenericClass.getClass().getMethod("setGenericMember", Object.class);
        method.invoke(myGenericClass, "Hello World");
        System.out.println(myGenericClass.getGenericMember());
    }
}

/**
 * 通過字段調用泛型
 */
public class GenericField {
    public void setFieldValue() throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        MyGenericClass myGenericClass = new MyGenericClass();
        Field field = myGenericClass.getClass().getDeclaredField("genericMember");
        field.setAccessible(true);
        field.set(myGenericClass, "Hello World");
        System.out.println(myGenericClass.getGenericMember());
    }
}

泛型反射支持通過調用構造器、方法和字段，獲取或設置泛型對象的值。

四、泛型的應用場景

1、泛型在集合類中的應用

public void genericCollection() {
    List stringList = new ArrayList();
    stringList.add("A");
    stringList.add("B");
    stringList.add("C");

    String str1 = stringList.get(0);
    String str2 = stringList.get(1);
    String str3 = stringList.get(2);

    Map map = new HashMap();
    map.put(1, "A");
    map.put(2, "B");
    map.put(3, "C");

    String value1 = map.get(1);
    String value2 = map.get(2);
    String value3 = map.get(3);
}

Java集合類中廣泛使用泛型技術，保證了數據類型的安全性和一致性。

2、泛型在枚舉中的應用

public enum MyEnum {
    ONE(1, "A"),
    TWO(2, "B"),
    THREE(3, "C");

    private Integer key;
    private String value;

    MyEnum(Integer key, String value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }

    public Integer getKey() {
        return key;
    }

    public String getValue() {
        return value;
    }
}

MyEnum enum1 = MyEnum.ONE;
int key1 = enum1.getKey();
String value1 = enum1.getValue();

枚舉類中也可以使用泛型，實現類型安全的枚舉值。

3、泛型在IO流中的應用

public class GenericFile {
    public void readFile() throws IOException {
        File file = new File("file.txt");
        FileReader reader = new FileReader(file);
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(reader);

        List dataList = new ArrayList();

        String line;
        while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
            dataList.add(line);
        }

        bufferedReader.close();
        reader.close();
    }

    public void writeFile(List dataList) throws IOException {
        File file = new File("file.txt");
        FileWriter writer = new FileWriter(file);
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(writer);

        for (String data : dataList) {
            bufferedWriter.write(data);
            bufferedWriter.newLine();
        }

        bufferedWriter.close();
        writer.close();
    }
}

Java IO流中的文件讀寫也廣泛應用泛型技術，保證了數據的類型安全性和一致性。

五、結語

本文從泛型的基礎知識、通配符的使用、類型擦除與泛型反射、泛型的應用場景等多個方面對Java泛型進行了詳細的闡述，希望讀者能夠掌握Java泛型開發技巧，應用泛型技術增強代碼的可讀性和可維護性。