【Java】泛型与集合篇（一）

泛型与集合（一） 泛型 泛型的核心作用 泛型类型（类） 定义与使用 类型参数命名约定 泛型方法 定义与调用 与泛型类的区别 通配符 上界通配符 下界通配符 有界类型参数 类型擦除 集合框架 核心接口 Collection 接口 Map 接口 Collection 接口操作的常用方法 基本操作 批量操作 数组操作 流操作方法 List 接口及实现类 List 接口 List 接口概述 List 接口常用方法 List 接口与 Collections 接口 ArrayList 类 特点与实现原理 构造方法 遍历集合元素 使用简单的 for 循环 使用增强的 for 循环 使用迭代器 双向迭代器 数组转换为 List 对象 使用 Arrays.asList() 方法 手动遍历数组添加到 ArrayList 使用 Java 8 Stream API 基本类型数组转换为 List Vector 类和 Stack 类 Vector 类 概述 常用方法 Stack 类 概述 常用方法

泛型 泛型的核心作用

泛型是 Java 实现代码复用和类型安全的重要机制。它允许在类、接口和方法中定义类型参数，使代码能处理多种数据类型，同时避免强制类型转换和运行时类型错误。例如，在集合中使用泛型，可确保集合中元素类型的一致性，在编译阶段就能检测出类型错误，增强代码的健壮性和可读性。

泛型类型（类） 定义与使用

定义泛型类时，通过尖括号 声明类型参数，T 可以是类、接口、数组类型（基本数据类型需使用包装类型）。以 Box 类为例：

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

使用时，需指定具体的类型参数。从 Java 7 开始，可使用菱形语法简化创建对象的过程：

Box<String> stringBox = new Box<>(); stringBox.setContent("Hello"); System.out.println(stringBox.getContent()); 类型参数命名约定

类型参数命名通常使用单个大写字母作为类型参数名，常见的有 E（表示元素）、K（表示键）、V（表示值）、T（表示类型）、N（表示数字）等。遵循这些约定，能使代码更易理解。

泛型方法 定义与调用

泛型方法在方法返回值前声明类型参数 ，其作用域仅限于该方法。例如，定义一个打印数组元素的泛型方法：

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

调用时，编译器会自动推断类型：

Integer[] intArr = { 1, 2, 3}; printArray(intArr); 与泛型类的区别

泛型类的类型参数作用于整个类，而泛型方法的类型参数仅在声明的方法内有效。泛型方法还可以在非泛型类中定义，增加了代码的灵活性。

通配符 上界通配符

上界通配符（<？extends T>）用于限制类型为T或其子类，增强泛型的灵活性。例如，计算列表中数字元素总和的方法：

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

该方法可接受 List<Integer>、List<Double> 等类型的参数。

下界通配符

下界通配符（<？super T>）限制类型为 T 或其父类。比如，向列表中添加 Integer 类型元素的方法：

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

此方法可接受 List<Number>、List<Object> 等类型的参数。

有界类型参数

使用 extends 或 super 限制类型参数的范围。例如，定义一个计算数字平方的 Calculator 类：

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

泛型在编译后会被替换为 Object 或边界类型，运行时无法获取泛型信息。例如， List 和 List 在运行时都变为 List。这是为了保持 Java 的向后兼容性，但也带来了一些局限性，如无法在运行时根据泛型类型进行不同的处理。

集合框架 核心接口 Collection 接口

是所有集合的根接口，继承了 Iterable 接口，定义了集合的基本操作方法。它的主要子接口有 List、Set、Queue，每个子接口都有不同的特性和用途。List 是有序且可重复的集合，Set 是无序且不可重复的集合，Queue 是按特定顺序处理元素的集合。

Map 接口

用于存储键值对，与 Collection 接口并列。在 Map 中，键是唯一的，值可以重复，常用于根据键快速查找值的场景。

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) 从集合中删除指定的元素 o：boolean remove(Object o) 返回集合中是否包含指定的元素 o：boolean contains(Object o) 返回集合是否为空，即不包含元素：boolean isEmpty() 返回集合中包含的元素个数：int size() 返回包含所有元素的迭代器对象：Iterator iterator() 从父接口继承的方法，在集合的每个元素上执行指定的操作：default void forEach(Consumer<? super T>action)

以下是这些方法的代码示例：

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) { // 创建一个集合对象，这里以ArrayList为例，它实现了Collection接口 Collection<Integer> collection = new ArrayList<>(); // 测试add方法 boolean addResult = collection.add(5); System.out.println("添加元素结果: " + addResult); // 测试remove方法 boolean removeResult = collection.remove(5); System.out.println("删除元素结果: " + removeResult); // 测试contains方法 collection.add(10); boolean containsResult = collection.contains(10); System.out.println("集合是否包含元素: " + containsResult); // 测试isEmpty方法 boolean isEmptyResult = collection.isEmpty(); System.out.println("集合是否为空: " + isEmptyResult); // 测试size方法 int size = collection.size(); System.out.println("集合元素个数: " + size); // 测试iterator方法 Iterator<Integer> iterator = collection.iterator(); while (iterator.hasNext()) { Integer element = iterator.next(); System.out.println("迭代器遍历元素: " + element); } // 测试forEach方法 collection.add(20); collection.forEach(new Consumer<Integer>() { @Override public void accept(Integer integer) { System.out.println("forEach方法操作元素: " + integer); } }); } } 批量操作 将集合c中的所有元素添加到当前集合中：boolean addAll(Collection<? extends E> c) 从当前集合中删除 c 中的所有元素：boolean removeAll(Collection<?> c) 从当前集合中删除满足谓词的所有元素：default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) 返回当前集合是否包含 c 中的所有元素：boolean containsAll(Collection<?> c) 在当前集合中只保留指定集合 c 中的元素，其他元素删除：boolean retainAll(Collection<?> c) 将集合清空：void clear()

以下是这些方法的代码示例：

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