泛型（Generics）是编程语言中的一种特性，允许在定义类、接口和方法时使用类型参数，从而提高代码的重用性和类型安全性。本文将详细讲解泛型的使用场景、常见问题，并深入了解类型擦除机制。
一、泛型的使用场景
1. 提高代码的类型安全性
示例： 在没有泛型的情况下，使用集合需要进行显式类型转换，可能导致运行时错误。
List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
Integer number = (Integer) list.get(0); // 运行时错误：ClassCastException
使用泛型，可以在编译时检查类型，避免运行时错误。
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
// Integer number = list.get(0); // 编译时错误
优势：
- 提前捕获类型错误，减少运行时异常。
- 代码更具可读性和可维护性。
2. 提高代码的重用性
泛型允许编写与类型无关的代码，从而提高代码的重用性。
示例： 定义一个通用的容器类：
public class Box<T> {private T item;public void set(T item) { this.item = item; }public T get() { return item; }
}
使用：
Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.set("Hello");Box<Integer> integerBox = new Box<>();
integerBox.set(123);
优势：
- 同一段代码可适用于多种数据类型。
- 避免为每种数据类型编写重复的代码。
3. 与集合框架的结合使用
Java的集合框架广泛使用了泛型，使得集合能够存储特定类型的对象。
示例：
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("age", 30);
Integer age = map.get("age");
优势：
- 明确指定集合中元素的类型，防止错误添加不兼容类型的元素。
- 简化代码，减少类型转换。
二、泛型的常见问题
1. 不能使用基本数据类型作为类型参数
问题描述： 泛型不支持基本数据类型，如int、char等。
示例：
List<int> list = new ArrayList<>(); // 编译错误
解决方案： 使用对应的包装类代替基本数据类型。
List<Integer> list = new ArrayList<>();
原因： Java的泛型是通过类型擦除实现的，类型参数在编译时被擦除为Object，而基本数据类型不能作为Object的实例。
2. 运行时类型擦除导致的限制
问题描述： 由于类型擦除，泛型类型的信息在运行时不可用，导致某些操作受限。
示例：
- 无法创建泛型类型的实例：
public class GenericClass<T> {public GenericClass() {T instance = new T(); // 编译错误} }解决方案：
- 使用反射或传递
Class对象来创建实例。public class GenericClass<T> {private Class<T> clazz;public GenericClass(Class<T> clazz) {this.clazz = clazz;}public T createInstance() throws InstantiationException, IllegalAccessException {return clazz.newInstance();} } -
使用
Object数组并进行类型转换：List<String>[] listArray = (List<String>[]) new ArrayList[10];注意： 这种方式会引入
Unchecked Cast警告，需要谨慎使用。3. 泛型与 instanceof 操作符
问题描述： 由于类型擦除，无法直接对泛型类型进行
instanceof检查。示例：
List<String> list = new ArrayList<>(); if (list instanceof List<String>) { // 编译错误// ... }解决方案： 对原始类型进行检查：
if (list instanceof List) {// ... }或者使用带有类型参数的辅助类进行检查。
4. 泛型方法的类型推断问题
问题描述： 在某些情况下，编译器无法正确推断泛型方法的类型参数。
示例：
public static <T> void print(T item) {System.out.println(item); }print(null); // 编译器无法推断类型解决方案： 显式指定类型参数：
GenericClass.<String>print(null);