Java泛型詳解

Java泛型是Java SE 5中引入的一項改進機制，它是Java語言中的一種特殊類型，主要用於對類和方法進行泛化處理。Java泛型可以對任意類型進行泛化處理，從而使得程序的通用性更強，代碼實現更加簡潔優雅。本文將從多個方面對Java泛型做詳細的闡述。

一、JAVA中泛型的經典解釋

泛型就是參數化類型。未使用泛型時，我們通常使用Object對象來表示任何類型的數據，例如：

public static void main(String[] args) {
    List list = new ArrayList(); //未使用泛型
    list.add("hello");
    String str = (String) list.get(0); //需要強制轉換
}

在上面的例子中，我們需要將Object類型轉換為String類型，這樣不僅繁瑣，而且容易出現類型轉換異常。Java泛型的出現可以很好地解決這個問題：

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>(); //使用泛型
    list.add("hello");
    String str = list.get(0); //不需要強制轉換
}

使用泛型後，我們可以直接獲得String類型的值，不需要進行類型轉換，代碼更加簡潔、安全可靠。

二、泛型的類型參數

Java泛型的核心概念就是泛型類型參數，即在定義類或方法時所使用的類型表示符。在Java中，泛型類型參數使用尖括弧（<…>）來表示，例如：

public class MyList<E> {
    private List<E> list = new ArrayList<>();

    public void add(E e) {
        list.add(e);
    }

    public E get(int index) {
        return list.get(index);
    }
}

在上面的例子中，我們定義了一個包含泛型類型參數E的類MyList，然後使用List<E>來定義類的成員變數，從而實現對泛型類型E的使用。

泛型類型參數可以用於方法中的參數、返回值和局部變數，例如：

public <T> T getValue(T t) {
    return t;
}

在上面的例子中，我們定義了一個泛型方法getValue，使用泛型類型參數T來表示方法的參數和返回值類型。例如，調用getValue(“hello”)方法將返回字元串”hello”。

三、通配符？的使用

通配符？是Java泛型中一個比較重要的概念，它可以代表任何類型的實例，例如：

public static double sum(List<? extends Number> list) {
    double result = 0;
    for (Number num : list) {
        result += num.doubleValue();
    }
    return result;
}

在上面的例子中，我們定義了一個靜態方法sum，該方法接收一個List<? extends Number>類型的參數，並遍歷該列表中的所有元素，累加它們的double值，並返回累加結果。通配符？的作用在於可以適配任何類型的列表，比如List<Double>、List<Integer>等。

通配符？還可以用於上下界限定，例如：

List<? extends Number> list = new ArrayList<>();
list.add(1); //編譯報錯

在上面的例子中，我們定義了一個List<? extends Number>類型的列表，該列表不能添加任何元素，因為這違反了上界限定，而我們無法確定該列表具體是什麼類型。

四、常見泛型面試題

1. 什麼是Java泛型？

Java泛型是一種特殊的類型，可以對類和方法進行泛化處理，從而讓程序的通用性更強，代碼實現更加簡潔優雅。

2. 泛型與多態的區別是什麼？

泛型是Java SE 5中引入的一項改進機制，是一種編譯時概念，而多態是Java的基本特性，是一種運行時概念。泛型是對類型進行泛化處理，使得同一份代碼可以適應不同類型的數據，而多態是通過父類或介面來引用子類或實現類的對象，從而實現代碼的重用和靈活性。

3. Java泛型中的上下界限定有哪些？

Java泛型中的上下界限定主要有三種：

• <? extends T>：表示通配符的上界限定，代表T或T的子類。
• <? super T>：表示通配符的下界限定，代表T或T的父類。
• <T extends Comparable<T>>：表示泛型類型參數T需要實現Comparable介面。

4. 什麼是泛型擦除？

泛型擦除是Java泛型中的一種特殊機制，它是在編譯時實現的。泛型擦除的作用在於使得泛型類型參數在運行時被擦除，從而避免了在運行時對類型進行判斷的開銷。例如，在編譯後，List<String>和List<Integer>都變成了List<Object>。

5. 如何解決泛型類型擦除所帶來的問題？

為了解決泛型類型擦除所帶來的問題，Java提供了一些解決方案，例如：

• 使用泛型通配符來限制類型。
• 使用反射獲取泛型類型參數。
• 使用泛型輔助庫，例如Google的Guava庫。

五、代碼示例

下面是一個關於Java泛型的完整示例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> stringList = new ArrayList<>();
        stringList.add("hello");
        stringList.add("world");
        System.out.println(join(stringList, ", ")); //輸出"hello, world"

        List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
        integerList.add(1);
        integerList.add(2);
        System.out.println(join(integerList, " + ")); //輸出"1 + 2 = 3"

        List<Double> doubleList = new ArrayList<>();
        doubleList.add(1.2);
        doubleList.add(3.4);
        System.out.println(join(doubleList, " + ")); //輸出"1.2 + 3.4 = 4.6"
    }

    public static <E> String join(List<E> list, String separator) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if (i > 0) {
                sb.append(separator);
            }
            sb.append(String.valueOf(list.get(i)));
        }
        if (list.size() > 1) {
            sb.append(" = ");
        }
        if (list.size() > 0) {
            sb.append(String.valueOf(sum(list)));
        }
        return sb.toString();
    }

    public static <E extends Number> double sum(List<E> list) {
        double result = 0;
        for (Number num : list) {
            result += num.doubleValue();
        }
        return result;
    }
}