泛型

泛型的核心作用

泛型是 Java 實現代碼復用和類型安全的重要機制。它允許在類、接口和方法中定義類型參數，使代碼能處理多種數據類型，同時避免強制類型轉換和運行時類型錯誤。例如，在集合中使用泛型，可確保集合中元素類型的一致性，在編譯階段就能檢測出類型錯誤，增強代碼的健壯性和可讀性。

泛型類型（類）

定義與使用

定義泛型類時，通過尖括號 聲明類型參數，T 可以是類、接口、數組類型（基本數據類型需使用包裝類型）。以 Box 類為例：

public class Box<T> {private T content;public void setContent(T content) {this.content = content;}public T getContent() {return content;}
}

使用時，需指定具體的類型參數。從 Java 7 開始，可使用菱形語法簡化創建對象的過程：

Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.setContent("Hello");
System.out.println(stringBox.getContent()); 

類型參數命名約定

類型參數命名通常使用單個大寫字母作為類型參數名，常見的有 E（表示元素）、K（表示鍵）、V（表示值）、T（表示類型）、N（表示數字）等。遵循這些約定，能使代碼更易理解。

泛型方法

定義與調用

泛型方法在方法返回值前聲明類型參數 ，其作用域僅限于該方法。例如，定義一個打印數組元素的泛型方法：

public static <T> void printArray(T[] array) {for (T element : array) {System.out.print(element + " ");}System.out.println();
}

調用時，編譯器會自動推斷類型：

Integer[] intArr = {1, 2, 3};
printArray(intArr); 

與泛型類的區別

泛型類的類型參數作用于整個類，而泛型方法的類型參數僅在聲明的方法內有效。泛型方法還可以在非泛型類中定義，增加了代碼的靈活性。

通配符

上界通配符

上界通配符（<？extends T>）用于限制類型為T或其子類，增強泛型的靈活性。例如，計算列表中數字元素總和的方法：

public static double sum(List<? extends Number> list) {double sum = 0;for (Number num : list) {sum += num.doubleValue();}return sum;
}

該方法可接受 List<Integer>、List<Double> 等類型的參數。

下界通配符

下界通配符（<？super T>）限制類型為 T 或其父類。比如，向列表中添加 Integer 類型元素的方法：

public static void addNumbers(List<? super Integer> list) {list.add(1);list.add(2);
}

此方法可接受 List<Number>、List<Object> 等類型的參數。

有界類型參數

使用 extends 或 super 限制類型參數的范圍。例如，定義一個計算數字平方的 Calculator 類：

public class Calculator<T extends Number> {public double square(T num) {return num.doubleValue() * num.doubleValue();}
}

類型擦除

泛型在編譯后會被替換為 Object 或邊界類型，運行時無法獲取泛型信息。例如， List 和 List 在運行時都變為 List。這是為了保持 Java 的向后兼容性，但也帶來了一些局限性，如無法在運行時根據泛型類型進行不同的處理。

集合框架

核心接口

Collection 接口

是所有集合的根接口，繼承了 Iterable 接口，定義了集合的基本操作方法。它的主要子接口有 List、Set、Queue，每個子接口都有不同的特性和用途。List 是有序且可重復的集合，Set 是無序且不可重復的集合，Queue 是按特定順序處理元素的集合。

Map 接口

用于存儲鍵值對，與 Collection 接口并列。在 Map 中，鍵是唯一的，值可以重復，常用于根據鍵快速查找值的場景。

Collection 接口操作的常用方法

基本操作

• 向集合中添加元素 e：boolean add(E e)
• 從集合中刪除指定的元素 o：boolean remove(Object o)
• 返回集合中是否包含指定的元素 o：boolean contains(Object o)
• 返回集合是否為空，即不包含元素：boolean isEmpty()
• 返回集合中包含的元素個數：int size()
• 返回包含所有元素的迭代器對象：Iterator iterator()
• 從父接口繼承的方法，在集合的每個元素上執行指定的操作：default void forEach(Consumer<? super T>action)

以下是這些方法的代碼示例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.function.Consumer;public class CollectionExample {public static void main(String[] args) {// 創建一個集合對象，這里以ArrayList為例，它實現了Collection接口Collection<Integer> collection = new ArrayList<>();// 測試add方法boolean addResult = collection.add(5);System.out.println("添加元素結果: " + addResult);// 測試remove方法boolean removeResult = collection.remove(5);System.out.println("刪除元素結果: " + removeResult);// 測試contains方法collection.add(10);boolean containsResult = collection.contains(10);System.out.println("集合是否包含元素: " + containsResult);// 測試isEmpty方法boolean isEmptyResult = collection.isEmpty();System.out.println("集合是否為空: " + isEmptyResult);// 測試size方法int size = collection.size();System.out.println("集合元素個數: " + size);// 測試iterator方法Iterator<Integer> iterator = collection.iterator();while (iterator.hasNext()) {Integer element = iterator.next();System.out.println("迭代器遍歷元素: " + element);}// 測試forEach方法collection.add(20);collection.forEach(new Consumer<Integer>() {@Overridepublic void accept(Integer integer) {System.out.println("forEach方法操作元素: " + integer);}});}
}

批量操作

• 將集合c中的所有元素添加到當前集合中：boolean addAll(Collection<? extends E> c)
• 從當前集合中刪除 c 中的所有元素：boolean removeAll(Collection<?> c)
• 從當前集合中刪除滿足謂詞的所有元素：default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter)
• 返回當前集合是否包含 c 中的所有元素：boolean containsAll(Collection<?> c)
• 在當前集合中只保留指定集合 c 中的元素，其他元素刪除：boolean retainAll(Collection<?> c)
• 將集合清空：void clear()

以下是這些方法的代碼示例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;public class CollectionBatchOperationsExample {public static void main(String[] args) {