泛型如何定义使用

泛型（Generics）是在定义类、接口或方法时使用“类型参数”，让代码可以适用于多种数据类型，同时保证编译期类型安全。不同语言语法略有差异，下面以 Java 为主说明，并简单对比 C# / TypeScript / C++。

一、为什么需要泛型？

不用泛型的问题

List list = new ArrayList();
list.add("hello");
list.add(123);        // 编译不报错
String s = (String) list.get(1); // 运行时异常

使用泛型后

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("hello");
// list.add(123); // 编译期直接报错
String s = list.get(0); // 不需要强制转换

✅ 类型安全
✅ 代码更通用
✅ 减少强制类型转换

二、泛型的基本定义（Java）

1️⃣ 泛型类

class Box<T> {
    private T value;

    public void set(T value) {
        this.value = value;
    }

    public T get() {
        return value;
    }
}

使用：

Box<String> box = new Box<>();
box.set("hello");
String s = box.get();

2️⃣ 泛型接口

interface Converter<T, R> {
    R convert(T t);
}

实现：

class StringToIntConverter implements Converter<String, Integer> {
    public Integer convert(String s) {
        return Integer.parseInt(s);
    }
}

3️⃣ 泛型方法

public <T> T getFirst(T[] array) {
    return array[0];
}

调用：

String[] arr = {"a", "b"};
String first = getFirst(arr);

三、泛型通配符（Java 特有）

1️⃣ ? 无界通配符

List<?> list;

表示：某个未知类型

2️⃣ ? extends T（上界）

List<? extends Number> list;

✅ 可以读
❌ 不能写（除了 null）

Number n = list.get(0);

3️⃣ ? super T（下界）

List<? super Integer> list;

✅ 可以写 Integer
❌ 读出来是 Object

list.add(1);

四、泛型常见约束

Java 泛型特点

• 编译期生效（类型擦除）
• 不能 new T()
• 不能用基本类型（如 int）

Box<int> b; // ❌
Box<Integer> b; // ✅

五、其他语言对比

C#

class Box<T> {
    public T Value { get; set; }
}

TypeScript

function identity<T>(arg: T): T {
    return arg;
}

C++（模板）

template<typename T>
T add(T a, T b) {
    return a + b;
}

六、什么时候用泛型？

✅ 想写通用、可复用的代码
✅ 需要类型安全
✅ 容器类、工具类、接口设计

如果你愿意，我可以：

• 用 你正在学的语言 详细讲
• 举 真实项目例子
• 讲 泛型 + 集合 + 设计模式 组合用法