Java泛型

Java泛型是Java語言中非常重要且普遍使用的一個特性。它引入了類型參數，使得代碼可以更加安全地進行類型檢查，並且具有更高的代碼復用性和可讀性。本文將從多個方面對Java泛型進行詳細的闡述。

一、泛型介紹

Java泛型是Java SE 5中引入的一項新特性。泛型就是一種參數化類型的機制，它可以使類或方法具有更強的通用性。在Java中，可以為類或方法定義一個或多個類型參數，這些類型參數可以在類內部或方法內部作為一種特殊的佔位符來使用。

JDK為我們提供了三種泛型形式：類泛型、介面泛型以及方法泛型。我們可以使用泛型來實現許多強類型的特性，例如集合類型的安全、可讀性和強制類型轉換等。總之，Java泛型可以讓我們在編寫代碼時更加安全、簡單，也更容易進行調試和維護。

二、泛型基礎

泛型中最重要的概念是類型變數，類型變數用於指定允許放置的類型的範圍。在Java中，類型變數由一對尖括弧中的標識符表示，並且放置於聲明類型之前。例如：

public class Box<T> {
    private T t;

    public void set(T t) {
        this.t = t;
    }

    public T get() {
        return t;
    }
}

在上面的代碼中，<T>是類型變數，它表示Box類允許放置的類型是任何類型，這也就是所謂的泛型聲明。

在使用泛型時，必須提供實際類型。例如：

Box<String> box = new Box<>();
box.set("Hello World!");
String str = box.get();
System.out.println(str);

在上面的代碼中，Box<String>指定了Box的類型參數為String，這意味著Box只能放置字元串類型的值。

三、泛型實現

1. 泛型類

泛型類就是在類名後面加上一對尖括弧和類型變數名的類，如：

public class MyClass<T> { 
    private T value;

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

    public T getValue() { 
        return value; 
    }
}

上面的代碼定義了一個泛型類，類型變數T在setValue和getValue方法中都可以使用。這意味著我們可以創建特定類型的MyClass對象，例如：

MyClass<String> str = new MyClass<>(); 
str.setValue("Hello"); 
System.out.println(str.getValue());
// 輸出 Hello

在這裡，我們創建了一個MyClass<String>對象，然後將一個字元串放入MyClass中，最後輸出它的值。

2. 泛型介面

泛型介面的定義方式與泛型類類似，只是不需要在介面變數前使用<T>。例如：

public interface List<E> { 
    void add(E e);
    E get(int index);
}

在這裡，元素類型E是通過泛型參數傳入的。

3. 泛型方法

在Java中，泛型還可以應用於方法。泛型方法可以在普通類中定義，也可以在泛型類中定義。例如：

public class Utils { 
    public static <T> void display(T[] arr) { 
        for (T elem : arr) { 
            System.out.print(elem + " "); 
        } 
    } 
}

在這裡，我們聲明了一個泛型方法display，它可以用於顯示數組中的元素。注意，<T>放在返回類型前面，表示這是一個泛型方法，並且T是其類型限定的類型變數。調用該方法時，需要通過實際參數提供類型T。例如：

Integer[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };
Utils.display(intArray);

在這裡，我們實例化了一個包含整數的數組，並將其傳遞給泛型方法display。display方法遍曆數組，輸出每個元素的值。

四、泛型高級應用

1. 類型通配符

Java中的類型通配符（wildcard）是一種提供靈活性的機制。它在聲明泛型時使用問號 “?”，表示可以接受任何類型的實際參數。例如：

List<? extends Number> myList = new ArrayList<>();

上面的代碼中，? extends Number 是類型通配符，它表示這個List可以接受任何Number類型的參數。

類型通配符可以用於限制方法的參數類型，例如：

public void display(List<? extends Number> list) { 
    for (Number elem : list) { 
        System.out.print(elem + " "); 
    } 
}

在這裡，我們聲明了一個display方法，它可以接受任意Number類型的List作為參數。

2. 泛型邊界

泛型邊界是一種可以限制泛型類型變數的範圍的機制。在Java中，有兩種泛型邊界：上邊界和下邊界。

上邊界用於限制泛型類型變數的範圍為某個類型及其子類，其語法形式為 ? extends T，例如：

public static <T extends Number> double sum(List<T> list) {}

在這個例子中，我們限制了T必須是Number類型或Number的子類型。這意味著我們可以對一些數字類型計算它們的總和了，例如：

List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3);
System.out.println(sum(intList));

在這裡，我們創建了一個Integer類型的List，並將其傳入sum方法中。由於Integer類型是Number類型的子類，因此該方法會自動計算它們的總和。

下邊界用於限制泛型類型變數的範圍為某個類型及其父類，其語法形式為 ? super T，例如：

public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {}

在這個例子中，我們限制了dest中的元素必須是T類型或T的父類，而src中的元素必須是T類型或T的子類。這意味著我們可以使用dest來裝箱SomeType類型的對象，例如：

List<Object> objectList = new ArrayList<>();
List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3);
copy(objectList, intList);

在這裡，我們創建了一個Integer類型的List，並將其傳入copy方法中。該方法將代碼轉換成了Object，並將其存儲在objectList中。

五、結論

Java泛型是Java語言中非常重要且普遍使用的一個特性。它引入了類型參數，使得代碼可以更加安全地進行類型檢查，並且具有更高的代碼復用性和可讀性。

在本文中，我們從多個角度對Java泛型進行了詳細的闡述。首先，我們介紹了泛型的一些基本概念，包括類型變數、泛型類和泛型介面。然後，我們介紹了泛型的高級應用，包括類型通配符和泛型邊界。

總的來說，Java泛型是一項非常有用的特性，在我們編寫複雜的代碼時可以大大提高代碼的安全性和靈活性，值得我們深入學習和應用。