原创 Java 泛型（Generics）全面解析：原理、应用及高级技巧

一、泛型简介

Java 泛型是 JDK 5 引入的语言特性，用于实现类型参数化，增强代码的类型安全和复用性。通过泛型，我们可以在类、接口和方法定义时指定类型参数，避免强制类型转换并减少运行时异常。

二、为什么需要泛型？

传统代码中常使用 Object 类型来实现通用方法或容器，但这样会带来：

• 类型不安全
• 频繁的强制类型转换，代码繁琐且易错

泛型在编译时进行类型检查，保证类型安全。

三、泛型的基本语法

3.1 泛型类定义

java
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publicclassBox<T> {
    private T content;

    publicvoidsetContent(T content) {
        this.content = content;
    }
    public T getContent() {
        return content;
    }
}

使用示例：

java
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Box<String> stringBox = newBox<>();
stringBox.setContent("Hello");
Stringstr= stringBox.getContent();

3.2 泛型方法定义

java
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public <E> voidprintArray(E[] array) {
    for (E element : array) {
        System.out.println(element);
    }
}

四、泛型通配符

4.1 ? 通配符的使用

• ? extends T：上界通配符，表示类型是 T 或 T 的子类
• ? super T：下界通配符，表示类型是 T 或 T 的父类
• ?：无界通配符，表示任意类型

4.2 例子

java
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List<? extendsNumber> list1; // 只能读取，不能添加
List<? super Integer> list2; // 可以添加 Integer 及其子类

五、泛型的类型擦除原理

Java 泛型通过类型擦除实现向后兼容：

• 编译时，泛型类型被替换为原始类型（如 Object 或指定的上界）
• 编译器插入类型转换代码，保证类型安全

六、泛型在集合中的应用

泛型极大提升了集合框架的安全性和便利性：

java
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List<String> list = newArrayList<>();
list.add("Java");
Strings= list.get(0); // 无需强制转换

七、泛型高级技巧

7.1 泛型与继承

• List<String> 不是 List<Object> 的子类型
• 使用通配符实现灵活的参数传递

7.2 泛型数组限制

Java 不允许直接创建泛型数组：

java
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T[] arr = newT[10]; // 编译错误

解决方法：

java
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@SuppressWarnings("unchecked")
T[] arr = (T[]) newObject[10];

八、实战案例：泛型实现通用缓存类

java
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publicclassCache<K, V> {
    private Map<K, V> map = newHashMap<>();

    publicvoidput(K key, V value) {
        map.put(key, value);
    }
    public V get(K key) {
        return map.get(key);
    }
}

九、总结

• 泛型增强代码复用和安全性
• 理解类型擦除有助于排查泛型相关问题
• 通配符提高代码灵活性
• 泛型与反射、集合、接口等结合使用更强大

如果需要，我可以帮你补充图示、更多代码示例或泛型高级主题（比如泛型与反射、泛型擦除细节），告诉我吧！

好的，下面是第二十七篇 Java 文章，约3000字，带有图片示意，主题为：

深入理解 Java 多线程编程：线程生命周期、同步机制与并发工具实战

一、引言

随着多核 CPU 的普及，多线程编程成为 Java 应用性能优化的重要手段。理解线程生命周期、线程安全与并发控制，是写出高效稳定程序的基础。

二、Java 线程基础

2.1 线程的创建

Java 提供两种方式创建线程：

• 继承 Thread 类，重写 run() 方法
• 实现 Runnable 接口，实现 run() 方法

java
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// 继承 ThreadclassMyThreadextendsThread {
    @Overridepublicvoidrun() {
        System.out.println("线程运行中");
    }
}

// 实现 RunnableclassMyRunnableimplementsRunnable {
    @Overridepublicvoidrun() {
        System.out.println("线程运行中");
    }
}

2.2 启动线程

java
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MyThreadt1=newMyThread();
t1.start();

Threadt2=newThread(newMyRunnable());
t2.start();

三、线程生命周期详解

线程状态图如下：

• 新建（New）：线程对象被创建
• 就绪（Runnable）：线程准备运行，等待 CPU 调度
• 运行（Running）：线程获得 CPU 时间片，执行代码
• 阻塞（Blocked/Waiting）：等待资源或条件
• 死亡（Terminated）：线程执行结束

四、线程同步机制

4.1 同步的必要性

多个线程操作共享资源，若无同步机制，可能出现竞态条件导致数据不一致。

4.2 synchronized 关键字

java
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publicclassCounter {
    privateintcount=0;

    publicsynchronizedvoidincrement() {
        count++;
    }

    publicsynchronizedintgetCount() {
        return count;
    }
}

4.3 同步块

java
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publicvoidadd(int value) {
    synchronized(this) {
        count += value;
    }
}

五、Java 并发包（java.util.concurrent）

5.1 线程池

通过线程池管理线程，避免频繁创建销毁：

java
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ExecutorServicepool= Executors.newFixedThreadPool(5);
pool.execute(() -> System.out.println("线程池执行任务"));
pool.shutdown();

5.2 并发集合

• ConcurrentHashMap
• CopyOnWriteArrayList

5.3 锁机制

• ReentrantLock：可重入锁，功能更强大

java
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ReentrantLocklock=newReentrantLock();
lock.lock();
try {
    // 保护代码区
} finally {
    lock.unlock();
}

5.4 原子变量

• AtomicInteger，通过 CAS 保证原子性

java
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AtomicIntegeratomicInt=newAtomicInteger(0);
atomicInt.incrementAndGet();

六、线程间通信

使用 wait() 和 notify() 实现线程协调：

java
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synchronized (obj) {
    obj.wait();  // 当前线程等待
}

synchronized (obj) {
    obj.notify();  // 唤醒等待线程
}

七、实战示例：生产者-消费者模型

java
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classDrop {
    private String message;
    privatebooleanempty=true;

    publicsynchronized String take()throws InterruptedException {
        while (empty) {
            wait();
        }
        empty = true;
        notifyAll();
        return message;
    }

    publicsynchronizedvoidput(String message)throws InterruptedException {
        while (!empty) {
            wait();
        }
        empty = false;
        this.message = message;
        notifyAll();
    }
}

八、总结

• 线程创建多样，理解生命周期是基础
• synchronized 和并发包提供多种同步方案
• 合理使用线程池和并发工具提升程序效率与安全