Java中的泛型编程应用

# 1. 泛型基础

## 什么是Java中的泛型？
- Java中的泛型是一种类型参数化的特性，允许我们在定义类、接口、方法时使用类型作为参数，从而增加代码复用性、类型安全性和可读性。
## 泛型编程的优势
- 提高代码的灵活性和复用性
- 在编译阶段检测类型安全性，减少运行时错误
- 提高代码可读性，减少强制类型转换

## 泛型类与泛型方法
- 泛型类是具有一个或多个类型参数的类，例如`class MyGenericClass<T>`
- 泛型方法是在方法中使用类型参数，可以是静态方法或实例方法，例如`public <T> void myGenericMethod(T item)`

## 泛型中的通配符和界定符
- 通配符`?`可以表示未知类型，用于泛型方法、泛型类的实例化和通配符类型的参数传递
- 界定符`extends`和`super`用于约束泛型类型的上界和下界，例如`? extends Number`表示类型必须是Number或其子类

通过以上内容，我们初步了解了Java中的泛型基础知识，包括泛型的概念、优势以及泛型类与泛型方法的使用方式。接下来我们将深入探讨泛型集合类的应用。

# 2. 泛型集合类

Java中的泛型集合类是非常常用的数据结构，可以在编译时提供类型安全性检查，避免在运行时出现类型转换异常。下面将介绍几种常见的泛型集合类以及它们的应用场景。

### ArrayList与泛型

ArrayList 是 Java 中最常用的动态数组实现之一，可以存储任意类型的对象。在使用时，我们可以通过指定泛型来限制 ArrayList 中存储的数据类型，从而提高代码的可读性和安全性。

下面是一个使用泛型的 ArrayList 示例代码：

import java.util.ArrayList;

public class GenericArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("Alice");
        names.add("Bob");
        names.add("Charlie");

        for (String name : names) {
            System.out.println(name);
        }
    }
}

### LinkedList与泛型

LinkedList 是 Java 中另一种常见的集合类，它使用链表实现，具有快速的插入和删除操作。同样，我们也可以通过泛型来指定 LinkedList 中存储的数据类型，确保类型安全性。

下面是一个使用泛型的 LinkedList 示例代码：

import java.util.LinkedList;

public class GenericLinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> numbers = new LinkedList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);

        for (int num : numbers) {
            System.out.println(num);
        }
    }
}

### HashMap与泛型

HashMap 是 Java 中用于存储键值对的集合类，通过泛型可以指定键和值的类型。使用泛型的 HashMap 可以在编译时检测插入的键值类型是否匹配，避免在运行时出现类型转换异常。

下面是一个使用泛型的 HashMap 示例代码：

import java.util.HashMap;

public class GenericHashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> ageMap = new HashMap<>();
        ageMap.put("Alice", 25);
        ageMap.put("Bob", 30);
        ageMap.put("Charlie", 28);

        for (String name : ageMap.keySet()) {
            System.out.println(name + " is " + ageMap.get(name) + " years old");
        }
    }
}

以上是泛型集合类中 ArrayList、LinkedList 和 HashMap 的基本介绍和示例代码。通过泛型，我们可以在编译时更早地捕获类型错误，提高程序的可靠性和安全性。

# 3. 泛型接口与泛型类

### 实现泛型接口

在 Java 中，我们可以通过实现泛型接口来定义带有泛型参数的接口，并在实现类中指定具体的类型。以下是一个示例：

interface MyGenericInterface<T> {
    void print(T t);
}

class MyGenericClass<T> implements MyGenericInterface<T> {
    @Override
    public void print(T t) {
        System.out.println(t);
    }
}

public class GenericInterfaceExample {
    public static void main(String[] args) {
        MyGenericClass<String> myClass = new MyGenericClass<>();
        myClass.print("Hello, Generics!");
    }
}

### 继承泛型类

除了实现泛型接口外，我们还可以通过继承泛型类来获得泛型的特性。下面是一个继承泛型类的例子：

class GenericClass<T> {
    private T t;

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

    public T getT() {
        return t;
    }
}

class ExtendedGenericClass<T> extends GenericClass<T> {
    public void display() {
        System.out.println("Value: " + getT());
    }
}

public class GenericClassExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExtendedGenericClass<String> extendedClass = new ExtendedGenericClass<>();
        extendedClass.setT("Hello, Generics!");
        extende