什么是泛型?有什么作用?

Step 1

Q:: 什么是泛型？有什么作用？

A:: Java 泛型（Generics）是 JDK 5 中引入的一个特性。泛型允许类、接口和方法操作于指定的数据类型，提供了编译时类型安全性。泛型的主要作用是提高代码的可重用性和类型安全性，例如使用 ArrayList<T>，其中 T 可以是任何对象类型。使用泛型可以减少类型转换的需求，并在编译时检测类型错误，避免运行时异常。

Step 2

Q:: 如何定义一个泛型类？

A:: 定义泛型类时，可以在类名后面使用尖括号 <> 来声明泛型参数。比如：

 
public class Box<T> {
    private T t;
    public void set(T t) { this.t = t; }
    public T get() { return t; }
}
 

其中 T 是泛型类型参数，类中的成员变量和方法都可以使用这个类型。

Step 3

Q:: 什么是类型擦除？为什么 Java 的泛型是通过类型擦除实现的？

A:: 类型擦除是 Java 编译器在编译时处理泛型的方式。泛型信息在编译后被擦除，这意味着泛型参数会被替换为它们的边界类型或 Object 类型。这是为了与 Java 早期版本中的非泛型代码兼容。这也意味着在运行时，泛型的类型信息无法直接获取，这种实现方法简化了 JVM 的设计和实现。

Step 4

Q:: 通配符 ? 在泛型中有什么作用？

A:: 通配符 ? 在泛型中表示一个未知的类型。它通常用于泛型类或方法的参数中，允许方法适用于多种泛型类型。比如 List<?> 表示可以持有任何类型对象的列表。通配符可以限制为上边界或下边界，如 List<? extends Number> 表示持有 Number 类或其子类的列表。

Step 5

Q:: 泛型方法是什么？如何定义？

A:: 泛型方法是在方法定义中引入一个或多个类型参数。类型参数在方法名之前声明，并且可以在方法的返回类型、参数类型以及方法体内使用。例如：

 
public <T> void printArray(T[] inputArray) {
    for (T element : inputArray) {
        System.out.println(element);
    }
}
 

这个方法可以打印任何类型的数组。

Step 6

Q:: 可以在泛型类或方法中使用基本类型吗？

A:: 不能直接在泛型中使用基本数据类型（如 int、char 等）。如果需要使用基本类型，必须使用对应的包装类（如 Integer、Character 等）。这是因为 Java 泛型是基于对象的，基本类型不适用于泛型。

Step 1

Q:: 什么是泛型？

A:: 泛型是 Java 中的一种机制，允许你在定义类、接口和方法时使用类型参数。这些类型参数在实例化时会被具体的类型替代，泛型可以使代码更具通用性和可重用性，同时还能保证类型安全。

Step 2

Q:: 泛型类的定义和使用方式是什么？

A:: 泛型类是指在类的定义中使用了一个或多个类型参数的类。定义泛型类时，可以在类名后面的尖括号中定义类型参数。使用泛型类时，在实例化类的对象时，需要指定具体的类型。例如：Generic<Integer> genericInteger = new Generic<>(123456);。

Step 3

Q:: 泛型接口如何实现？

A:: 泛型接口是指在接口定义时使用了类型参数的接口。实现泛型接口时，可以在实现类中保留泛型，或者在实现时指定具体的类型。例如：class GeneratorImpl<T> implements Generator<T>保留泛型，或者class GeneratorImpl implements Generator<String>指定具体类型。

Step 4

Q:: 泛型方法是什么？如何使用？

A:: 泛型方法是在方法定义中引入类型参数的一个方法。与泛型类和泛型接口不同，泛型方法的类型参数是在方法声明中定义的，可以独立于类或接口的类型参数。使用时直接在方法调用时传入参数类型，如：printArray(intArray)，printArray(stringArray)。

Step 5

Q:: 为什么要使用泛型？

A:: 使用泛型可以提高代码的通用性和重用性，减少代码的重复，并且在编译时提供类型检查，避免类型转换错误。泛型还可以减少对类型强制转换的需要，提升代码的可读性和安全性。

Step 6

Q:: 泛型的类型擦除是什么？

A:: Java 的泛型在编译时会进行类型擦除，即在编译之后，泛型类型会被替换为它的限定类型或 Object 类型。这意味着泛型信息在运行时是不可用的。类型擦除机制是为了与 Java 的泛型之前的版本保持兼容。

Step 7

Q:: 泛型中的通配符（Wildcard）是什么？

A:: 泛型通配符用于表示未知类型。常用的通配符有：?表示不确定的类型，? extends T表示 T 的子类型，? super T表示 T 的父类型。在需要泛型类或方法可以接受多种类型但不希望指定具体类型时，可以使用通配符。

Step 1

Q:: 项目中哪里用到了泛型？

A:: 在项目中，泛型被广泛用于提高代码的复用性和类型安全性。例如： 1. 自定义接口通用返回结果 CommonResult<T>，通过参数 T 可以根据具体的返回类型动态指定结果的数据类型，这样可以避免多次定义类似的返回结构。 2. 定义 Excel 处理类 ExcelUtil<T>，用于动态指定 Excel 导出的数据类型，使得同一个处理类可以处理不同的数据结构。 3. 构建集合工具类（参考 Collections 中的 sort、binarySearch 方法），这些工具类使用泛型来处理不同类型的集合，提高了代码的通用性。

Step 2

Q:: 泛型的定义和作用是什么？

A:: 泛型是Java中的一种特性，允许在类、接口和方法中使用类型参数。其主要作用有： 1. 提高代码的重用性：通过泛型可以编写与类型无关的通用代码。 2. 增强类型检查：在编译期间就可以检查类型错误，减少运行时异常。 3. 避免类型转换：使用泛型可以减少显式的类型转换，提高代码的可读性和安全性。

Step 3

Q:: 如何在自定义类中使用泛型？

A:: 在自定义类中使用泛型可以通过在类名后添加类型参数来实现。例如：

 
public class Box<T> {
    private T item;
    public void setItem(T item) {
        this.item = item;
    }
    public T getItem() {
        return item;
    }
}
 

这个 Box 类可以用于存储任意类型的对象。

Step 1

Q:: 什么是泛型擦除机制？为什么要擦除？

A:: Java 的泛型擦除机制是指在编译期间，所有的泛型信息都会被移除（擦除）。在 Java 编译器生成的字节码中，泛型类型被替换为其上限（如 T extends Comparable 被替换为 Comparable）或 Object。如果没有上限，泛型 T 会被擦除为 Object。这种机制的主要目的是为了确保向后兼容性，即使在引入泛型之前编写的代码也能与新版本的 Java 一起工作，同时减少虚拟机运行时的开销。

Step 2

Q:: 为什么使用泛型？直接使用 Object 不可以吗？

A:: 泛型的主要优势在于提高了代码的安全性和可读性。使用泛型可以在编译期间进行类型检查，减少运行时错误的发生。同时，使用泛型消除了手动类型转换的需要，简化了代码并降低了错误率。虽然使用 Object 可以实现类似的功能，但会引入额外的类型转换操作，增加了代码复杂性，并且可能导致类型转换异常。

Step 3

Q:: 泛型擦除会带来什么问题？如何避免这些问题？

A:: 泛型擦除可能导致类型信息丢失，使得某些操作（如方法重载）在编译时无法区分不同的泛型类型，进而导致编译错误或运行时错误。为了避免这些问题，可以使用特定的类型标记（如使用 Class<T> 作为方法参数）或者通过自定义的类型转换逻辑来处理复杂的泛型场景。

Step 4

Q:: 如何通过反射操作泛型？

A:: 由于泛型类型在运行时被擦除为 Object，可以使用反射机制绕过编译器的类型检查。通过获取泛型类的 Class 对象，然后调用 getDeclaredMethod() 方法，可以动态调用泛型方法。例如，在运行时使用反射添加一个非泛型类型到泛型集合中。然而，这种操作虽然能绕过编译检查，但会在运行时导致潜在的类型安全问题，因此在实际开发中应尽量避免使用。

Step 5

Q:: 泛型方法和泛型类的区别是什么？

A:: 泛型方法是在方法声明中引入泛型参数，使方法能够处理不同类型的参数。泛型类则是在类定义中引入泛型参数，使类的实例可以持有或操作不同类型的数据。泛型方法的类型参数仅在该方法内有效，而泛型类的类型参数在整个类中都有效。

Step 1

Q:: 什么是桥方法？

A:: 桥方法（Bridge Method）是编译器在编译过程中自动生成的方法，用于保证泛型类在继承时能够正确地实现多态。在Java中，泛型类型在编译时会被擦除（类型擦除），如果子类中重写了父类的泛型方法，但是方法签名不同，编译器会生成一个桥方法来帮助调用正确的重写方法。桥方法是编译器生成的，开发者不需要手写。

Step 2

Q:: 泛型的限制有哪些？为什么？

A:: 泛型的限制主要是由Java的泛型擦除机制引起的。泛型在编译时会被擦除为其上限（通常为Object），这带来了如下限制： 1. 无法实例化泛型类型的对象，因为擦除后无法确定实际类型。 2. 泛型参数不能是基本类型，因为泛型擦除后只接受引用类型。 3. 不能创建泛型类型的数组，因为擦除后无法进行类型判断。 4. 泛型无法使用 instanceof 和 getClass() 进行类型判断。 5. 不能实现两个不同泛型参数的同一接口，因为擦除后可能导致桥方法冲突。 6. 泛型变量不能使用 static 修饰符，因为泛型是在实例级别定义的，而 static 属于类级别。

Step 1

Q:: 这段代码是否可以编译通过？为什么？

A::

 
public final class Algorithm {
    public static <T> T max(T x, T y) {
        return x > y ? x : y;
    }
}
 

无法编译通过。因为泛型 T 在编译时会被类型擦除为 Object，Object 类型不支持 > 操作符的比较。为了解决这个问题，可以使用 Comparable 接口来约束泛型，修改后的代码如下：

 
public final class Algorithm {
    public static <T extends Comparable<T>> T max(T x, T y) {
        return x.compareTo(y) > 0 ? x : y;
    }
}
 

Step 2

Q:: 这段代码是否可以编译通过？为什么？

A::

 
public class Singleton<T> {
 
    public static T getInstance() {
        if (instance == null)
            instance = new Singleton<T>();
 
        return instance;
    }
 
    private static T instance = null;
}
 

无法编译通过。静态变量和方法不能引用类的类型参数 T，因为类型参数 T 是与实例相关的，而静态上下文是与类相关的。可以考虑使用非静态方式实现单例模式，或者让 Singleton 类不依赖泛型 T。

Step 1

Q:: 什么是通配符？有什么作用？

A:: 通配符是一种用于泛型中的特殊符号，主要用于表示一种不确定的泛型类型。它的作用是允许泛型类型参数在某些情况下具有灵活性，尤其是在需要泛型类型协变或逆变时。例如，? extends T表示可以接收T的任意子类型，而? super T表示可以接收T的任意父类型。通配符解决了泛型在某些场景下无法协变的问题，使得代码可以更通用、更具复用性。

Step 2

Q:: 泛型中的通配符 ? extends T 和 ? super T 有什么区别？

A:: ? extends T 限定了泛型的上界，表示可以接受 T 及其子类的类型。? super T 限定了泛型的下界，表示可以接受 T 及其父类的类型。前者常用于读取的场景，而后者则更适合写入的场景。

Step 3

Q:: 什么时候应该使用 ? extends T 和 ? super T？

A:: ? extends T 通常在你需要读取一个泛型集合，并且不希望集合被修改时使用。因为 ? extends T 保证了元素的类型是 T 或其子类，但不能安全地向集合中添加元素。? super T 则是在你需要向集合中添加元素时使用，它保证了你可以向集合中添加 T 或 T 的子类。

Step 4

Q:: Java中的泛型如何实现类型安全？

A:: Java 的泛型通过在编译时进行类型检查来实现类型安全。泛型允许在使用时指定具体类型，编译器在编译时检查类型的正确性，防止类型转换错误。这种机制消除了在运行时进行强制类型转换的需要，减少了可能的 ClassCastException。

Step 5

Q:: 为什么 Java 中的泛型在运行时被擦除？

A:: Java 中的泛型在运行时被类型擦除（Type Erasure），这意味着泛型类型参数在编译后会被擦除，替换为其边界类型或 Object。这是为了兼容 Java 的泛型之前的版本。虽然这提供了向后兼容性，但也带来了一些限制，例如不能直接获取泛型参数的实际类型。

Step 1

Q:: 通配符 ? 和泛型 T 之间的区别是什么？

A:: 通配符 ? 和泛型 T 都是 Java 中用于泛型编程的关键字，但它们的使用场景和目的有所不同。T 是一个类型参数，通常在定义泛型类、泛型接口或泛型方法时使用，用来表示某种具体类型。T 可以在方法或类中声明变量、常量、参数等。而 ? 是一个通配符，通常用于泛型的使用场景，比如在定义泛型方法的形参或在泛型类中使用特定类型时，用来表示某种不确定的类型。T 在编译时会被擦除为其限定的类型或 Object，而 ? 则用于在调用泛型方法或类时进行类型匹配。

Step 2

Q:: 什么是泛型擦除？

A:: 泛型擦除是指 Java 在编译期会移除泛型类型信息，用它们的边界类型（如果没有指定边界类型则是 Object）来替换泛型参数。例如，一个 List<T> 在编译后实际处理的是 List<Object>，具体的类型信息在运行时是无法得知的。泛型擦除确保了向后兼容性，使得泛型代码能够与没有泛型的 Java 代码一同运行。

Step 3

Q:: 通配符 ? 和 ? extends T 以及 ? super T 之间的区别是什么？

A:: ? 表示不确定的某种类型，可以是任何类型。? extends T 表示某种类型是 T 的子类型（包括 T 本身），适用于需要读取类型为 T 的元素但不允许修改的场景。? super T 则表示某种类型是 T 的父类型（包括 T 本身），适用于可以插入类型为 T 的元素的场景，但读取时只能保证是 Object 类型。

Step 4

Q:: 泛型方法如何定义和使用？

A:: 泛型方法是在方法的定义中引入一个或多个类型参数，通常在返回类型之前使用 <T> 来声明。比如，public <T> T getElement(List<T> list, int index) 表示该方法接收一个 List<T> 类型的参数，并返回该列表中的某个元素。泛型方法在调用时，可以显式地指定类型，也可以依赖 Java 的类型推断来自动确定类型。

Step 1

Q:: 什么是无界通配符？

A:: 无界通配符使用 '?' 作为通配符符号，用于泛型类或泛型方法中。它可以接受任何类型的数据，常用于方法的参数中，当你不关心或不依赖具体的类型时，可以使用无界通配符来进行处理。

Step 2

Q:: List<?> 和 List 有什么区别？

A:: List<?> 表示持有某种具体类型的 List，但该类型未知，因此在向其中添加元素时会报错；而 List 表示持有的元素类型是 Object，可以添加任何类型的元素，但编译器会给出警告信息。这两个之间的主要区别在于类型安全性与编译时的类型检查。

Step 3

Q:: 为什么不能向 List<?> 中添加元素？

A:: 因为 List<?> 不允许在编译时确定元素的具体类型，因此编译器无法确保类型安全。为了避免潜在的类型转换错误，编译器禁止在 List<?> 中添加元素。唯一的例外是可以添加 null，因为它适用于任何引用类型。

Step 4

Q:: 可以在 List<?> 中读取元素吗？

A:: 可以读取元素，但由于编译器无法确定其具体类型，因此读取的元素会被视为 Object 类型。如果需要使用具体的类型，可能需要进行类型转换。

Step 1

Q:: 什么是上边界通配符？

A:: 上边界通配符是指在使用泛型时，使用 <? extends 类> 语法，表示泛型类型的实参必须是指定类的子类或本身。这种通配符允许我们在泛型中传入多个子类型的对象，确保了类型的安全性。

Step 2

Q:: 什么是下边界通配符？

A:: 下边界通配符是指在使用泛型时，使用 <? super 类> 语法，表示泛型类型的实参必须是指定类的父类或本身。这种通配符允许我们在泛型中传入多个父类型的对象，用于泛型方法中进行类型限制。

Step 3

Q:: ? extends xxx和? super xxx有什么区别?

A:: ? extends xxx表示类型的上限，泛型类型只能是xxx及其子类，适用于只需要读取数据的场景。而? super xxx表示类型的下限，泛型类型只能是xxx及其父类，适用于需要写入数据的场景。

Step 4

Q:: T extends xxx 和? extends xxx有什么区别？

A:: T extends xxx用于定义泛型类和方法，表明T可以是xxx或其子类型。? extends xxx用于定义方法参数，表示传入的类型可以是xxx或其子类型，主要用于泛型方法中限制参数类型。

Step 5

Q:: Class<?> 和Class的区别？

A:: Class 是一个泛型类，直接使用 Class 会有一个类型警告，因为泛型类型被擦除后是原始类型。使用 Class<?> 可以避免类型警告，表示接收任意类型的 Class 对象。

Step 1

Q:: 为什么以下代码无法编译？

A::

 
class Shape { /* ... */ }
class Circle extends Shape { /* ... */ }
class Rectangle extends Shape { /* ... */ }
 
class Node<T> { /* ... */ }
 
Node<Circle> nc = new Node<>();
Node<Shape>  ns = nc;
 

该代码无法编译的原因是 Node<Circle> 并不是 Node<Shape> 的子类。Java 中的泛型是不可协变的，这意味着即使 Circle 是 Shape 的子类，Node<Circle> 也不是 Node<Shape> 的子类。

Step 2

Q:: 为什么以下代码可以编译？

A::

 
class Shape { /* ... */ }
class Circle extends Shape { /* ... */ }
class Rectangle extends Shape { /* ... */ }
 
class Node<T> { /* ... */ }
class ChildNode<T> extends Node<T>{
 
}
ChildNode<Circle> nc = new ChildNode<>();
Node<Circle>  ns = nc;
 

该代码可以编译，因为 ChildNode<Circle> 是 Node<Circle> 的子类，继承关系允许这种类型转换。

Step 3

Q:: 为什么以下代码可以编译？

A::

 
public static void print(List<? extends Number> list) {
    for (Number n : list)
        System.out.print(n + " ");
    System.out.println();
}
 

该代码可以编译，List<? extends Number> 允许接收 Number 或其子类的列表作为参数，但由于泛型的擦除机制，无法向其中添加新的元素。这个方法确保了从列表中取出的元素都是 Number 类型。

Step 4

Q:: 什么是泛型擦除机制？

A:: Java 的泛型是伪泛型，在编译时，所有的泛型信息都会被擦除，这就是所谓的类型擦除。编译器会将泛型类型参数 T 擦除为 Object 或其边界类型。这种机制的目的是为了在引入泛型时不增加虚拟机的负担。

Step 5

Q:: 什么是桥方法？

A:: 桥方法是编译器自动生成的，用于继承泛型类时确保多态性。假设一个类继承了泛型类并对其中的方法进行了重载，那么在编译时，编译器会自动生成一个桥方法，以确保重载的方法能够正确地覆盖父类的版本。这是为了确保泛型擦除后，仍然能够维持多态行为。

Step 6

Q:: 泛型有哪些限制？

A:: 由于泛型的擦除机制，泛型在使用时有一些限制： - 不能直接实例化泛型类型。 - 泛型参数不能是基本类型。 - 不能创建泛型类型的数组。 - 不能使用 instanceof 或 getClass() 进行类型判断。 - 不能实现两个相同泛型接口的不同参数类型。 - 不能用 static 修饰泛型变量。

Step 7

Q:: 如何实现泛型方法？

A:: 泛型方法可以在方法定义中声明一个或多个类型参数，用于方法的参数或返回值。例如：

 
public static <E> void printArray(E[] inputArray) {
    for (E element : inputArray) {
        System.out.printf("%s ", element);
    }
    System.out.println();
}