泛型是 Java SE 5 引入的重要特性，它允许在定义类、接口和方法时使用类型参数，将具体类型的确定推迟到使用时。这种参数化类型 机制能显著提升代码的复用性、可读性和安全性，是解决类型转换问题和增强代码通用性的核心手段。理解泛型的使用方法及其解决的实际问题，对编写高质量 Java 代码至关重要。
一、Java 泛型的基本用法
(一)泛型类：定义通用数据容器
泛型类是在类名后声明类型参数，使类能适配多种数据类型，而无需为每种类型单独定义类。语法格式为：
class 类名 {// T 为类型参数，可自定义名称(如 E、K、V)}
示例：定义一个泛型容器类Box
// 泛型类，T表示任意类型class Box<T> { private T content; // 使用类型参数T定义成员变量 public void setContent(T content) { // 方法参数使用T this.content = content; } public T getContent() { // 返回值使用T return content; }}// 使用泛型类public class GenericClassTest { public static void main(String[] args) { // 实例化时指定类型为String Box<String> stringBox = new Box<>(); stringBox.setContent("Hello, 泛型"); String str = stringBox.getContent(); // 无需强制类型转换 // 实例化时指定类型为Integer Box<Integer> intBox = new Box<>(); intBox.setContent(123); int num = intBox.getContent(); }}
类型参数可指定多个(如class Pair<K, V>表示键值对，K 为键类型，V 为值类型)，常见命名约定：T(Type)、E(Element)、K(Key)、V(Value)。
(二)泛型方法：定义通用功能
泛型方法是在方法返回值前声明类型参数，使方法能独立于类的类型参数处理多种类型。语法格式为：
修饰符 返回值类型 方法名 (T 参数) { ... }
示例：定义一个泛型打印方法
public class GenericMethodTest { // 泛型方法，T为方法的类型参数 public static <T> void print(T content) { System.out.println(content); } public static void main(String[] args) { print("字符串"); // 自动推断类型为String print(123); // 自动推断类型为Integer print(3.14); // 自动推断类型为Double }}
泛型方法可在普通类或泛型类中定义，其类型参数独立于类的类型参数，灵活性更高。
(三)泛型接口：定义通用行为规范
泛型接口与泛型类类似，在接口名后声明类型参数，实现类需指定具体类型或继续保留泛型。语法格式为：
interface 接口名 { ... }
示例：定义泛型接口Generator
// 泛型接口：生成指定类型的对象interface Generator<T> { T generate();}// 实现接口时指定具体类型(String)class StringGenerator implements Generator<String> { @Override public String generate() { return "随机字符串"; }}// 实现接口时保留泛型class NumberGenerator<T extends Number> implements Generator<T> { @Override public T generate() { // 简化实现，实际可返回具体数字类型 return null; }}
二、泛型解决的核心问题
(一)消除强制类型转换，提升代码可读性
在泛型出现前，集合类(如List)只能存储Object类型，取出元素时需强制转换，易出错且代码冗余。
无泛型的问题：
List list = new ArrayList();list.add("test");String str = (String) list.get(0); // 必须强制转换，若存入非String类型会报错
有泛型的改进：
List<String> list = new ArrayList<>();list.add("test");String str = list.get(0); // 无需转换，编译器自动检查类型
泛型让编译器在编译期就知道集合中元素的类型，避免了手动转换，代码更简洁清晰。
(二)提供编译期类型安全检查，减少运行时错误
泛型通过编译器检查，确保存入集合的元素类型与声明类型一致，防止 “存入时任意类型，取出时转换出错” 的问题。
示例：编译期拦截错误类型
List<Integer> intList = new ArrayList<>();intList.add(1); // 正确intList.add("2"); // 编译报错，不允许添加String类型
这种检查在编译阶段完成，避免了运行时抛出ClassCastException，显著提升了代码的健壮性。
(三)增强代码复用性，实现通用组件
泛型允许一个类或方法适配多种数据类型，无需为每种类型重复编写逻辑。例如，Java 集合框架(List、Map等)通过泛型实现了通用容器，可存储任意类型元素，而无需为StringList、IntList等单独设计类。
示例：用泛型实现通用交换方法
public class SwapUtil { // 泛型方法：交换数组中两个位置的元素 public static <T> void swap(T[] array, int i, int j) { T temp = array[i]; array[i] = array[j]; array[j] = temp; } public static void main(String[] args) { Integer[] intArr = {1, 2, 3}; swap(intArr, 0, 1); // 交换整数数组 String[] strArr = {"a", "b", "c"}; swap(strArr, 0, 1); // 交换字符串数组，复用同一方法 }}
(四)类型擦除与边界限定
泛型在编译后会进行 “类型擦除”，将类型参数替换为Object或其上限类型(如<T extends Number>擦除为Number)，确保与老版本 Java 兼容。
通过extends关键字可限定类型参数的范围(上界)，例如：
// 仅允许Number及其子类(Integer、Double等)作为类型参数class MathUtil<T extends Number> { public double sum(T a, T b) { return a.doubleValue() + b.doubleValue(); // 可调用Number的方法 }}
三、泛型使用的注意事项
不能使用基本类型实例化：泛型参数必须是引用类型(如Box<Integer>正确，Box<int>错误)，需使用包装类。
静态成员不能使用类型参数：泛型类的静态成员属于类本身，而类型参数与实例相关，因此静态方法或变量不能直接使用类的类型参数。
泛型数组创建限制：不能直接创建泛型数组(如new T[10]错误)，需通过Array.newInstance间接创建。
泛型是 Java 中提升代码质量的重要工具，其核心价值在于 “类型安全的通用性”：既保留了代码的复用能力，又通过编译期检查避免了类型转换错误。掌握泛型类、方法和接口的使用，能更高效地设计通用组件(如工具类、集合)，是 Java 进阶的必备知识。实际开发中，应充分利用泛型减少冗余代码，提升程序的可维护性和安全性。
