Java 泛型程式設計快速入門：從語法基礎到通配符、型別擦除與實戰陷阱

什麼是泛型？

JDK 5.0 引入泛型，本質是「參數化型別」：建立類別/介面/方法時將型別抽象為參數，使用時再具體化。類比方法參數：method(String a, String b) 的 a,b 是值參數；class Box<K, V> 的 K, V 是型別參數。

基礎語法範例

class TestGen<K, V> {
    private Hashtable<K, V> h = new Hashtable<K, V>();
    public void put(K k, V v) { h.put(k, v); }
    public V get(K k) { return h.get(k); }

    public static void main(String[] args) {
        TestGen<String, String> t = new TestGen<String, String>();
        t.put("key", "value");
        System.out.println(t.get("key")); // 輸出: value
    }
}

實例化時必須指定具體型別（兩處皆需寫入），編譯器負責型別檢查與自動轉型，消除手動強制轉換與 ClassCastException 風險。

泛型通配符與型別邊界

無限定通配符 <?>

List<?> 表示「某種未知型別的 List」。只能讀取為 Object，無法寫入（除 null）。適用於僅讀取元素的通用方法（如列印）。

上界限定 <? extends T>

限定為 T 或其子型別。可讀取為 T，但不可寫入（型別不確定）。List<String> 不是 List<Object> 的子型別——泛型不具協變性。

下界限定 <? super T>

限定為 T 或其父型別。可寫入 T，讀取只能作為 Object。適用於消費者模式（如 Collections.copy(dest, src) 的 dest 為 List<? super T>）。

型別參數邊界宣告

class TestGen2<K extends String, V extends Number> { ... }
// K 必須是 String 或子類（String 為 final 實際僅能是 String）
// V 可為 Integer, Double, Float 等 Number 子類

多重邊界：<T extends Comparable<? super T> & Serializable>——& 串接多個介面限定。

自動裝箱/拆箱與泛型協作

public void autoBoxingUnboxing(int i) {
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
    list.add(i);        // 自動裝箱 int -> Integer
    int a = list.get(0); // 自動拆箱 Integer -> int
}

JDK 5 讓基本型別與包裝類無縫轉換，泛型集合不再需要手動 new Integer(i)。

多型方法

class TestGen {
    public static <T> List<T> make(T first) {
        return new ArrayList<T>(Arrays.asList(first));
    }
}

方法層級型別參數 <T> 置於修飾符後、回傳型別前，調用時編譯器自動推導型別。

關鍵注意事項

• 泛型資訊編譯期有效，運行期經「型別擦除」移除（List<String> 變 List）
• 無法建立泛型陣列：new List<String>[10] 編譯錯誤
• 靜態成員無法使用類別的型別參數
• instanceof 不能檢查具體泛型型別（list instanceof List<String> 非法）