Java ジェネリックスの機能と実践について 1 つの記事で学びましょう

ジェネリック医薬品とは何ですか?

Java では、ジェネリックは、クラス、インターフェイス、またはメソッドを定義するときに型パラメーターの使用を可能にする型パラメーター化メカニズムです。ジェネリックの主な目的は、コードの再利用性、型安全性、柔軟性を高めることです。

ジェネリックを使用すると、クラス、インターフェイス、またはメソッドを定義するときに 1 つ以上の型パラメーターを指定できます。これらの型パラメーターは、クラスまたはメソッド内のプレースホルダーとして使用でき、実際に使用されるときに具象型に置き換えられます。こうすることで、コンパイル時にコードの型の正しさをチェックでき、型変換の手間を省くことができます。

ジェネリックは、クラス、インターフェイス、メソッド、コレクションクラス (List、Set、Map など) の定義に適用できます。

public interface List<E> extends Collection<E> {
    
    
    int size();
    boolean isEmpty();
    ...
}

ジェネリック医薬品は何をするのですか？

ジェネリックは Java でさまざまな目的に使用されます。主な用途のいくつかを次に示します。

型安全性:ジェネリックスはコンパイル時にエラーをキャッチして、コードが正しい型を使用していることを確認できます。ジェネリックスを使用すると、実行時の型変換エラーや型の不一致の問題を回避でき、コードの信頼性とセキュリティが向上します。
コードの再利用: ジェネリックを使用すると、複数の種類のデータに適用できる一般的なコードを作成できます。ジェネリッククラスまたはメソッドを定義すると、同様のコードを繰り返し記述することを回避し、コードの再利用性と保守性を向上させることができます。
コンテナクラスとコレクションフレームワーク: Java のコレクションフレームワークのコンテナクラス (List、Set、Map など) はすべてジェネリックを使用します。ジェネリックスを使用すると、コンテナーに格納される要素のタイプをコンパイル時に指定でき、タイプセーフなデータストレージとアクセス操作が提供されます。
カスタムデータ構造: ジェネリックスを使用すると、独自のジェネリッククラスまたはジェネリックインターフェイスを定義して、さまざまな種類のデータに適用できるようになります。これにより、スタック、キュー、ツリーなどの一般的なデータ構造を記述し、タイプセーフなデータ操作を提供できるようになります。
インターフェースの柔軟性: インターフェースでジェネリックスを使用することにより、パラメーター化されたインターフェースを定義して、さまざまなタイプの実装に適用できるようになります。これにより、より柔軟なインターフェイス設計が可能になり、コードの拡張性と再利用性が向上します。
リフレクションとジェネリック: Java のリフレクションメカニズムをジェネリックと組み合わせて使用でき、ジェネリック型の情報を取得することで、実行時にジェネリック型を動的に操作できます。これにより、ジェネリック型のインスタンス化、ジェネリック型のチェックなど、いくつかの高度なジェネリック操作を実装できます。

一般に、ジェネリックは、コードの再利用性、可読性、信頼性を高めることができるタイプセーフで柔軟なメカニズムを提供します。

ジェネリックスを使用すると、コンパイル時にエラーを検出し、型変換を減らし、共通のデータ構造とアルゴリズムを提供できるため、Java プログラムの品質と効率が向上します。

ジェネリックとオブジェクトの違いは何ですか?

ジェネリックとオブジェクトはいくつかの点で同様の機能を実現できますが、両者の間にはいくつかの重要な違いがあります。

型安全性:ジェネリックスはコンパイル時の型チェックを提供し、コンパイル時に型エラーをキャッチできます。これは、ジェネリックを使用すると、型の不一致を実行時にスローするのではなく、コンパイル時に検出できることを意味しますClassCastException。これに対し、** を使用するとObject型変換が必要となり、型変換中に実行時エラーが発生する可能性があります**。
可読性と保守性: ジェネリックスを使用すると、型パラメーターによって使用される型に関する情報が提供されるため、コードがより明確になり、理解しやすくなります。対照的に、を使用するとObject型変換が必要になるため、コードの複雑さと読みやすさが増し、エラーの可能性も高まります。
自動型推論: ジェネリックスを使用する場合、コンパイラーはコンテキストに基づいて型パラメーターを自動的に推論できるため、コードがより簡潔になります。使用する場合はObject、明示的な型変換が必要となり、コードの冗長性と複雑さが増加します。
コレクション型の安全性: Java のコレクションフレームワーク (List、Set、Map など) はジェネリックスを使用して、コンテナーに格納される要素の型を指定します。ジェネリックスを使用すると、コンパイル時に型エラーを捕捉し、型安全なデータ操作を提供できます。コレクション要素の格納に使用する場合はObject型変換が必要ですが、これにより型エラーや実行時例外が発生しやすくなります。

要約すると、ジェネリックには、型安全性、コードの可読性と保守性、コレクションの型安全性の点でより多くの利点がありますObject。コンパイル時の型チェックと自動型推論を提供し、コードをより安全かつ簡潔にします。

したがって、ジェネリックスを使用できる場合は、代わりにジェネリックスを使用してObject型パラメーター化とタイプセーフな操作を実装することをお勧めします。

以下に、コードレベルでの 2 つの使用法の違いを示します。

タイプセーフティ:

// 使用泛型
List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("Hello");
stringList.add("World");
stringList.add(123); // 编译错误，类型不匹配

// 使用Object
List objectList = new ArrayList();
objectList.add("Hello");
objectList.add("World");
objectList.add(123); // 编译通过，但在运行时可能抛出ClassCastException

ジェネリックスを使用すると、コンパイラはコンパイル時に型エラーを検出し、実行時の型変換エラーを回避できます。

コードの可読性と保守性:
```
// 使用泛型
public <T> T getLastElement(List<T> list) {
      
      
    return list.get(list.size() - 1);
}

// 使用Object
public Object getLastElement(List list) {
      
      
    return list.get(list.size() - 1);
}
```
ジェネリックスを使用すると、型パラメーターによって使用される型に関する情報が提供されるため、コードがより明確になり、理解しやすくなります。を使用する場合はObject型変換が必要となるため、コードが複雑になり、読みやすくなります。

コレクション型の安全性:

// 使用泛型
List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("Hello");
stringList.add("World");
String firstElement = stringList.get(0); // 不需要进行类型转换

// 使用Object
List objectList = new ArrayList();
objectList.add("Hello");
objectList.add("World");
String firstElement = (String) objectList.get(0); // 需要进行类型转换

ジェネリックスを使用すると、コンパイル時に型エラーを捕捉し、型安全なデータ操作を提供できます。

これらの例は、型安全性、コードの可読性と保守性、コレクション型安全性の観点からジェネリックの利点を示しています。

ジェネリックはコンパイル時にエラーをキャッチし、コードをより明確かつ理解しやすくし、タイプセーフなデータ操作を提供します。

ジェネリックスと基本的な使用法を定義するにはどうすればよいですか?

ジェネリッククラスを定義します。
```
public class Box<T> {
      
      
    private T content;

    public T getContent() {
      
      
        return content;
    }

    public void setContent(T content) {
      
      
        this.content = content;
    }
}
```
上の例では、Box<T>はジェネリッククラスであり、Tは型パラメータです。クラス定義内のTプレースホルダーとして使用でき、実際に使用されるときに特定の型に置き換えられることを示します。

汎用オブジェクトを作成します。
```
Box<String> stringBox = new Box<>();

stringBox.setContent("Hello");

String content = stringBox.getContent();
```
<>汎用オブジェクトを作成する場合は、山括弧を使用して特定の型パラメータを指定します。上記の例では、Box<String>オブジェクトが作成され、文字列型が汎用オブジェクトの内容に割り当てられます。
ジェネリックメソッドを定義します。
```
public <T> T getLastElement(List<T> list) {
      
      
    return list.get(list.size() - 1);
}
```
上記の例では、<T>メソッドにジェネリック型パラメーターがあることを意味します。ジェネリック型パラメータは、メソッドの戻り値の型とパラメータリストで使用できますT。
ワイルドカードを使用します。
```
public void processList(List<?> list) {
      
      
    // 处理列表的逻辑
}
```
上記の例では、?メソッドが任意のタイプのリストを受け入れることを示すためにワイルドカードが使用されています。これにより、メソッド内で不特定の型のリストを処理できるようになり、メソッドの柔軟性が向上します。
ジェネリック型の境界:
```
public <T extends Number> void printNumber(T number) {
      
      
    System.out.println(number);
}
```
上記の例では、型境界を使用することによりextends Number、ジェネリック型はT1 つまたはそのサブクラスに制限されますNumber。これにより、渡されたパラメータが特定の型制約に準拠することが保証されます。

ジェネリックはコンパイル時に型が消去される、つまり型パラメーターの特定の情報は実行時に保持されないことに注意してください。したがって、ジェネリックスを使用する場合は、型の消去によって生じる可能性のあるいくつかの制限と動作に注意してください。

ジェネリックのワイルドカードとオブジェクトの違いは何ですか?

ワイルドカードは、ジェネリックの柔軟性を高めるために使用されるジェネリックの特別な構文です。ジェネリックスでワイルドカードを使用すると、型に関連するいくつかの問題が解決され、より幅広い型のサポートが提供されます。を使用する場合と比較してObject、ワイルドカードには次のような違いと用途があります。

未知の型に適しています: ワイルドカードは?未知の型を表し、場合によっては任意の型のパラメーターを受け入れることができます。これにより、ジェネリックメソッドまたはクラスがより一般的になり、不特定の型に適用できるようになります。
型推論で使用: ワイルドカードを型推論で使用すると、コンテキストに基づいて適切な型を自動的に推論できます。これによりコードがすっきりし、特定の型パラメータを明示的に指定する必要がなくなりました。
上限ワイルドカード: ワイルドカードは、? extends TT タイプとそのサブタイプが受け入れられることを示します。上限ワイルドカードを使用すると、特定の型パラメーターに制限されずに、複数の型の汎用処理を実現できます。
下限ワイルドカード: ワイルドカードは、? super TT 型とその親型が受け入れられることを示します。下限ワイルドカードを使用すると、複数の型の汎用処理が可能になり、より多くの汎用型を引数として渡すことができます。
柔軟性と拡張性: ワイルドカードを使用すると、より柔軟で拡張可能なコード設計が可能になります。型の安全性を維持し、不要な型変換や例外を回避しながら、より多くの型のデータを処理できます。

実際にジェネリックをうまく使用するにはどうすればよいでしょうか?

意味のある型パラメーター名: ジェネリッククラス、インターフェイス、またはメソッドを定義するときは、説明的な型パラメーター名を選択します。たとえば、Tジェネリック型パラメーターを表すのにを使用し、Eコレクション要素型を表すのにを使用し、キーと値の等価性を表すのにKとを使用します。Vこれにより、コードの読みやすさと理解しやすさが向上します。
プリミティブ型を避ける: プリミティブ型の使用を避け、代わりにジェネリック型を使用してください。プリミティブ型は、具体的な型パラメーターが指定されていないジェネリック型を指します (例: の代わりList) List<String>。プリミティブ型を使用すると、ジェネリックスの型安全性とコンパイル時のチェックが失われるため、プリミティブ型の使用は避けるようにしてください。
ワイルドカードの柔軟な使用: ワイルドカードを使用すると、ジェネリックメソッドを定義するとき、またはジェネリック型を使用するときに柔軟性を高めることができます。たとえば、 use は? extends TT 型とそのサブタイプが受け入れられることを意味し、 use は? super TT 型とそのスーパータイプが受け入れられることを意味します。これにより、コードがより一般的になり、より多くの型に適用できるようになります。
一般的なデータ構造とアルゴリズムを作成する: ジェネリックスを使用すると、さまざまな種類のデータに適応する一般的なデータ構造 (スタック、キュー、ツリーなど) とアルゴリズム (並べ替え、検索など) を作成できます。これにより、コードの再利用性と保守性が向上します。
キャストを避ける:ジェネリックスを使用するときはキャストを避けるようにしてください。型変換が必要な場合は、ジェネリック型推論とワイルドカードを最大限に活用して型変換の必要性を減らすようにコードを再設計することを検討してください。
ジェネリック制約を有効に活用します。ジェネリックの上限と下限を使用して、ジェネリックの型範囲を制限できます。これにより、コンパイル時に型チェックを実行できるようになり、コードの信頼性とセキュリティが向上します。
標準ライブラリのジェネリックスの使用方法から学習する: Java 標準ライブラリのコレクションフレームワークやその他の一般的に使用されるクラスでは、豊富なジェネリックスが使用されており、その設計と使用法から学習することができます。標準ライブラリのジェネリックコードを読んで理解することで、ジェネリックを使用するスキルをよりよく習得できます。

実際のコーディングでジェネリックスを最大限に活用するには、ジェネリックスの概念と構文を理解し、意味のある型パラメータ名を選択し、プリミティブ型の使用を避け、ワイルドカードと修飾子をうまく活用し、共通のデータ構造とアルゴリズムを記述し、次のことを学ぶ必要があります。標準に準拠し、ライブラリの一般的な使用法。ジェネリックスを適切に適用すると、型の安全性とコンパイル時のチェックを強化しながら、コードの可読性、保守性、再利用性を向上させることができます。