Java中的泛型编程

# 1. 引言

## 1.1 什么是泛型编程
泛型编程是一种编程模式，它可以在编译时期实现类型安全并提高代码的重用性。通过使用泛型，我们可以编写更加通用、灵活的代码。

## 1.2 Java中为什么需要泛型编程
在Java中，泛型编程可以帮助我们在编译时期检测和预防类型错误，避免了在运行时抛出类型转换异常。同时，通过使用泛型，我们可以编写更加通用的代码，提高代码的可读性和重用性。

## 1.3 泛型编程的优势
- 类型安全：通过使用泛型，我们可以在编译时期捕获到许多类型错误，避免了在运行时抛出类型转换异常。
- 代码重用：泛型可以使我们编写更加通用的代码，可以在不同类型之间进行参数化，降低了代码的重复性。
- 可读性：使用泛型可以使代码更加清晰，表达意图更明确，减少了强制类型转换的代码。

以上是泛型编程的简介，接下来的章节将更加详细地介绍泛型类型和方法、泛型接口与继承、类型擦除和类型边界、类型参数推断以及泛型的局限性和注意事项。

# 2. 泛型类型和方法
在Java中，泛型不仅可以应用于类，还可以应用于方法。本章将介绍如何定义和使用泛型类和泛型方法，以及泛型通配符的使用。

### 2.1 泛型类的定义和使用
泛型类是指具有一个或多个类型参数的类。通过使用类型参数，我们可以在声明类时指定泛型的类型，从而使得类中的属性和方法可以适应不同类型的数据。

下面是一个泛型类的例子，它可以用于存储任意类型的数据：

public class GenericClass<T> {
    private T data;

    public GenericClass(T data) {
        this.data = data;
    }

    public T getData() {
        return data;
    }

    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }
}

在上面的例子中，`GenericClass`类使用了类型参数`T`，并将其用作属性`data`的类型。我们可以通过以下方式使用泛型类：

GenericClass<String> stringClass = new GenericClass<>("Hello");
String data = stringClass.getData();
System.out.println(data); // Output: Hello

GenericClass<Integer> integerClass = new GenericClass<>(123);
int value = integerClass.getData();
System.out.println(value); // Output: 123

### 2.2 泛型方法的定义和使用
除了泛型类，我们还可以在方法级别使用泛型。泛型方法具有自己的类型参数，可以独立于类的类型参数。

以下是一个泛型方法的例子，它可以比较两个对象的大小：

public class GenericMethod {
    public <T extends Comparable<T>> boolean compare(T obj1, T obj2) {
        return obj1.compareTo(obj2) > 0;
    }
}

在上面的例子中，泛型方法`compare`接受两个类型为`T`的参数，并使用类型参数的限定（`T extends Comparable<T>`）来确保参数类型必须实现`Comparable`接口。

可以通过以下方式使用泛型方法：

GenericMethod genericMethod = new GenericMethod();
boolean result = genericMethod.compare(10, 20);
System.out.println(result); // Output: false

boolean result2 = genericMethod.compare("apple", "banana");
System.out.println(result2); // Output: false

### 2.3 泛型通配符的使用
有时候，我们可能需要在泛型代码中使用一些不确定类型的参数。这时，我们可以使用泛型通配符来表示未知类型。

有三种类型的泛型通配符：
- `?`：表示未知类型，可以用于声明变量、方法参数或返回值。
- `? extends T`：表示类型的上界限定，它限制类型必须是T类或T类的子类。
- `? super T`：表示类型的下界限定，它限制类型必须是T类或T类的超类。

以下是一个使用泛型通配符的例子，它可以打印任意类型的数组：

public class GenericWildcard {
    public static void printArray(Array<? > array) {
        for (Object item : array) {
            System.out.println(item);
        }
    }
}

在上面的例子中，通配符`?`表示未知类型，可以将任意类型的数组传递给`printArray`方法。

使用泛型通配符时，我们可以通过以下方式传递参数：

Integer[] integers = {1, 2, 3, 4, 5};
GenericWildcard.printArray(inte