泛型在Java集合框架中的应用有哪些？

泛型在Java集合框架中应用非常广泛，是集合框架实现类型安全和代码复用的核心机制。以下是泛型在集合框架中的主要应用场景：

1. 集合类的定义与实例化所有主要集合类（如List、Set、Map等）都定义为泛型类，使用时需指定元素类型，确保集合只能存储特定类型的元素。

示例：

代码语言：java复制// 定义存储String类型的List

List stringList = new ArrayList<>();

stringList.add("Java"); // 合法

stringList.add(123); // 编译错误，类型不匹配

// 定义存储Integer类型的Set

Set numberSet = new HashSet<>();

numberSet.add(100); // 合法

// 定义键为String、值为Integer的Map

Map scoreMap = new HashMap<>();

scoreMap.put("Math", 90); // 合法2. 迭代器（Iterator）的泛型应用迭代器通过泛型指定遍历元素的类型，避免了迭代时的强制类型转换。

示例：

代码语言：java复制List fruits = new ArrayList<>(Arrays.asList("Apple", "Banana"));

// 泛型迭代器，直接获取String类型元素

Iterator iterator = fruits.iterator();

while (iterator.hasNext()) {

String fruit = iterator.next(); // 无需类型转换

System.out.println(fruit);

}3. 集合工具类（Collections）的泛型方法java.util.Collections类中的工具方法大多是泛型方法，可适用于各种类型的集合。

示例：

代码语言：java复制List numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(3, 1, 2));

// 泛型方法：排序（适用于任何可比较的类型）

Collections.sort(numbers);

// 泛型方法：查找元素（返回指定类型的索引）

int index = Collections.binarySearch(numbers, 2);

// 泛型方法：填充集合（使用指定类型的元素）

Collections.fill(numbers, 0);4. 限定通配符的应用集合框架中大量使用泛型通配符（? extends T、? super T）实现灵活的类型兼容。

示例：

代码语言：java复制// 上界限定：只能读取Number及其子类型（Integer、Double等）

public static double sum(List numbers) {

double total = 0;

for (Number n : numbers) {

total += n.doubleValue();

}

return total;

}

// 下界限定：只能添加Integer及其子类型

public static void addIntegers(List list) {

list.add(1);

list.add(2);

}

// 调用示例

List ints = new ArrayList<>();

List doubles = new ArrayList<>();

sum(ints); // 合法

sum(doubles); // 合法5. 自定义集合相关接口/类当扩展集合框架或实现自定义集合时，泛型是必不可少的。

示例：实现一个泛型栈接口

代码语言：java复制// 自定义泛型栈接口

interface Stack {

void push(T item);

T pop();

boolean isEmpty();

}

// 基于ArrayList实现泛型栈

class ArrayStack implements Stack {

private List elements = new ArrayList<>();

@Override

public void push(T item) {

elements.add(item);

}

@Override

public T pop() {

if (isEmpty()) {

throw new EmptyStackException();

}

return elements.remove(elements.size() - 1);

}

@Override

public boolean isEmpty() {

return elements.isEmpty();

}

}泛型在集合框架中的核心价值类型安全：编译期检查元素类型，避免ClassCastException。代码简洁：无需手动类型转换，编译器自动推断类型。通用性：同一套集合框架可适用于所有数据类型，大幅提升复用性。Java集合框架（如ArrayList、HashMap等）之所以能成为Java开发的基础组件，泛型的贡献至关重要。它既保证了类型安全，又不失灵活性，是现代Java编程不可或缺的特性。