泛型在集合中的应用与限制

# 第一章：泛型简介

## 1.1 什么是泛型
泛型（Generics）是Java编程语言中的一个重要特性，它允许类、接口、方法在定义时使用类型参数，在使用时再指定具体的类型。通过泛型，可以编写出更加通用和灵活的代码。

## 1.2 泛型在Java中的应用
在Java中，泛型主要应用于集合框架和类的声明中。泛型除了提供编译时类型检查外，还可以在代码中减少类型转换的使用，并且可以在一定程度上提高代码的重用性。

## 1.3 泛型的优势与特点
泛型的优势主要体现在以下几个方面：
- 类型安全：通过泛型可以在编译时发现类型不匹配的错误，避免了在运行时出现类型转换异常的情况。
- 代码重用：通过泛型可以编写更加通用的方法和类，提高代码的重用性。
- 性能提升：泛型可以避免在运行时进行大量的类型转换，从而提高程序的性能。

## 第二章：集合框架概述

集合框架是指一组类和接口，用于存储和操作一组对象。在Java中，集合框架提供了一种更加容易操作和管理数据的方式。它是整个JDK中最有用和最常用的部分之一。

### 2.1 集合框架概念

集合框架是Java提供的一套用来存储、组织对象和操作对象集合的类和接口。集合框架对各种类型的数据进行了封装，提供了统一的接口和规范的实现。它包括集合、列表、队列、栈等数据结构，可以用来存储不同类型的数据并对其进行各种操作。

### 2.2 常见的集合类

Java中常见的集合类包括ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等。这些集合类实现了不同的接口，具有各自的特点和用途，可以根据实际需求选择合适的集合类。

### 2.3 集合框架的设计与作用

集合框架的设计考虑了多种因素，包括性能、线程安全、遍历方式等。它的作用主要体现在以下几个方面：
- 提供了丰富的数据结构和算法，方便开发者使用和操作数据；
- 提高了代码的复用性和可读性，降低了开发和维护成本；
- 可以更灵活地处理数据集合，满足不同业务场景的需求。

以上是集合框架概述的内容，下一节将详细介绍泛型集合的基本用法。
### 3. 第三章：泛型集合的基本用法

泛型集合是指在集合类中使用泛型的一种方式，可以在集合中指定存储的元素类型，从而在编译期间就能够发现类型不匹配的错误。泛型集合广泛应用于Java编程中，能够提高代码的类型安全性和可读性。

#### 3.1 泛型接口与泛型类

在泛型集合中，常见的泛型接口有`List`、`Set`、`Map`等，它们都支持泛型。在使用泛型接口时，可以指定集合中元素的类型。例如，在声明一个`List`时，可以指定其元素的类型为`String`，即`List<String>`。

除了泛型接口，还可以自定义泛型类。泛型类可以在类的定义中声明一个或多个类型参数，用来表示类中的数据类型。通过泛型类，可以实现对不同类型数据的通用处理，例如`Pair<T>`类可以用来存储一对相关的对象。

// 定义一个泛型类Pair
public class Pair<T> {
    private T first;
    private T second;
    
    public Pair(T first, T second) {
        this.first = first;
        this.second = second;
    }
    
    // 省略其他方法
}

#### 3.2 泛型在集合中的应用

泛型集合在集合类的定义和使用中起