Java 5 引入泛型，核心目標是將類型檢查從運行時前移到編譯期，消除強制轉型，構建類型安全的集合與 API。但 Java 採用類型擦除實現，導致泛型信息在運行期大多丟失，這帶來了獨特的約束與陷阱。本文系統梳理泛型核心機制、通配符體系、PECS 原則、擦除副作用與實戰模式。
// 定義泛型接口
public interface Map {
V put(K key, V value);
V get(K key);
}
// 實例化：提供具體類型參數
Map wordCount = new HashMap<>();
wordCount.put("apple", 1);
Integer count = wordCount.get("apple"); // 無需轉型，編譯器保證類型安全
命名慣例：單個大寫字母 —— Element、Key、Value、Type、Source、Result。
List strings = new ArrayList<>();
// List 原因：若允許上述賦值，可向 objects 添加 Integer，導致 strings 讀取時拋出 ClassCastException，破壞類型安全。數組是協變的 (String[] 是 Object[] 子類型)，但泛型不變。
| 語法 | 名稱 | 含義 | 典型場景 |
|---|---|---|---|
? | 無界通配符 | 任意類型，等價 ? extends Object | 只讀操作、List.size() |
? extends T | 上界通配符 | T 或其子類型 | 生產者：讀取元素 |
? super T | 下界通配符 | T 或其父類型 | 消費者：寫入元素 |
// 生產者：從集合讀取元素 → 用 extends
public void printAll(List nums) {
for (Number n : nums) System.out.println(n); // 讀出即為 Number
// nums.add(1); // 編譯錯誤！無法確定實際類型，禁止寫入
}
// 消費者：向集合寫入元素 → 用 super
public void addIntegers(List nums) {
nums.add(1); // 寫入 Integer 安全：實際類型至少是 Integer 父類
nums.add(2);
// Number n = nums.get(0); // 編譯錯誤！讀出只能是 Object
}
// 無界通配符：既不讀具體類型，也不寫具體類型
public void printSize(List list) {
System.out.println(list.size());
}
// Collection.addAll(Collection) —— 生產者
List ints = Arrays.asList(1, 2, 3);
List nums = new ArrayList<>();
nums.addAll(ints); // 安全：Integer 是 Number 子類
// Collections.copy(List dest, List src)
// dest 是消費者 (super)，src 是生產者 (extends)
List Object，有界用界限類型）。List → List (原始類型)；T extends Number → Number。
// ❌ 不能 new T() / new T[] / T.class
// ❌ 不能 instanceof T / catch (T e) / T 為基本類型
// ❌ 靜態字段/方法不能引用類型參數
// ❌ 重載方法擦除後簽名相同會衝突
List list = new ArrayList<>();
Method add = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
add.invoke(list, 123); // 成功！運行期 List 只見 Object
System.out.println(list); // [123]
// 方法級類型參數 ，不依賴類級參數
public static T max(Collection coll, Comparator cmp) {
Iterator it = coll.iterator();
T max = it.next();
while (it.hasNext()) {
T next = it.next();
if (cmp.compare(next, max) > 0) max = next;
}
return max;
}
// 調用時編譯器自動推導 T
String s = max(Arrays.asList("a", "b", "c"), String::compareTo);
Integer i = max(Arrays.asList(1, 2, 3), Integer::compareTo);
// 甚至可省略顯式類型參數，靠目標類型推導
// 要求 T 實現 Comparable，保證可比較
public static > T max(T a, T b) {
return a.compareTo(b) > 0 ? a : b;
}
// 多重界限：T 既是 Serializable 又是 Comparable
public static > void saveAndCompare(T a, T b) { ... }
因擦除，new T[] 不可能。解決方案：顯式傳遞 Class
// 集合轉數組：toArray(Class) Java 11+
String[] arr = list.toArray(String[]::new);
// 反射實例化
public static T newInstance(Class clazz) throws ReflectiveOperationException {
return clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();
}
// 類型安全的數據庫查詢映射
public List query(String sql, Class rowType, Object... params) {
// 使用 rowType 進行反射映射，編譯器保證返回 List
}
@SuppressWarnings("unchecked") 僅在證明安全時最小範圍使用。List 類型安全；String[] 協變導致運行期 ArrayStoreException。? extends T (生產者)，輸出/寫入用 ? super T (消費者)。void foo(T... args) 可能導致堆污染，Java 7+ 用 @SafeVarargs 抑制警告。@param <T> 說明約束與語義。List、Map。可用於 instanceof、數組創建。MethodHandle、VarHandle 通過 Class 對象在運行期實現類型安全的動態調用，繞過擦除限制。Java 泛型以「編譯期類型安全、運行期類型擦除」為核心權衡。精通通配符體系與 PECS 原則，理解擦除邊界與 Class
