Java泛型编程实战：从基础到高阶，掌握泛型编程精髓，提升代码通用性和可扩展性

# 1. Java泛型编程简介

**1.1 泛型编程的意义**

泛型编程是一种使用类型变量编写代码的技术，它允许在不指定具体类型的情况下编写代码。这使得代码更加灵活和可重用，因为它可以适用于各种数据类型。

**1.2 泛型编程的优势**

泛型编程具有以下优势：

* **类型安全：**泛型可以确保在编译时检查类型，防止类型不匹配的错误。
* **代码重用：**泛型代码可以适用于多种数据类型，减少重复代码的数量。
* **灵活性：**泛型代码可以适应不同的需求，而无需修改代码本身。

# 2.1 泛型类型和通配符

### 2.1.1 泛型类型的声明和使用

**泛型类型**允许我们创建参数化的类型，这些类型可以接受任何类型作为参数。泛型类型通过在类型名称后面加上尖括号和类型参数来声明。例如，以下代码声明了一个名为 `List<T>` 的泛型类型，其中 `T` 是类型参数：

public class List<T> {
    private T[] elements;
}

我们可以使用泛型类型来创建特定类型参数的类型实例。例如，以下代码创建了一个 `List<String>` 实例：

List<String> stringList = new List<>();

泛型类型可以用于方法和类的参数和返回值类型。例如，以下方法接受一个 `List<T>` 参数并返回一个 `T` 类型的值：

public static <T> T getFirstElement(List<T> list) {
    return list.get(0);
}

### 2.1.2 通配符的类型和作用

**通配符**是特殊类型的类型参数，可以匹配任何类型。通配符使用问号 (`?`) 表示。例如，以下代码声明了一个通配符类型 `List<?>`，它可以匹配任何类型的 `List` 实例：

List<?> anyList = new ArrayList<>();

通配符可以用于方法和类的参数和返回值类型。例如，以下方法接受一个 `List<?>` 参数并返回一个 `Object` 类型的列表：

public static List<Object> getElements(List<?> list) {
    List<Object> elements = new ArrayList<>();
    for (Object element : list) {
        elements.add(element);
    }
    return elements;
}

通配符提供了灵活性，允许我们编写更通用的代码，可以处理不同类型的对象。

# 3. 泛型编程实践

### 3.1 集合框架中的泛型应用

#### 3.1.1 List、Set和Map接口的泛型实现

Java集合框架中的List、Set和Map接口都实现了泛型，允许开发者指定元素的类型。泛型List接口表示一个有序元素集合，泛型Set接口表示一个无序且不重复元素集合，泛型Map接口表示一个键值对映射。

// 泛型List接口的实现
List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("John");
names.add("Mary");

// 泛型Set接口的实现
Set<Integer> numbers = new HashSet<>();
numbers.add(1);
numbers.add(2);
numbers.add(3);

// 泛型Map接口的实现
Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();
ages.put("John", 25);
ages.put("Mary", 28);

#### 3.1.2 泛型集合的常见操作和注意事项

泛型集合提供了丰富的操作，包括添加、删除、查找和遍历元素。需要注意的是，泛型集合只能存储指定类型的元素，否则会引发编译错误。

// 添加元素
names.add("Alice");

// 删除元素
numbers.remove(2);