Java 集合与泛型完整讲解

一、整体关系
泛型是 Java 集合体系的语法基础：集合本质是存储一组对象的容器，早期Object类型集合存在类型强制转换、类型安全隐患；泛型（JDK5引入） 给集合约束元素类型，实现编译期类型检查、消除强制类型转换、提升代码复用性。
二、Java 集合体系（核心架构）
集合分为两大派系：Collection（单列集合，存单个元素）、Map（双列集合，键值对 key-value），全部位于java.util包。

1. Collection 单列集合根接口
   Collection
   ├─ List（有序可重复，索引访问）
   │ ├─ ArrayList：数组实现，查询快、增删尾部快，线程不安全
   │ ├─ LinkedList：双向链表，头尾增删快，随机查询慢
   │ └─ Vector：线程安全数组，效率低（过时）
   ├─ Set（无序不可重复）
   │ ├─ HashSet：哈希表实现，无序，基于 hashCode+equals 去重
   │ ├─ LinkedHashSet：哈希+链表，保留插入顺序
   │ └─ TreeSet：红黑树，元素可排序（实现Comparable/传Comparator）
   └─ Queue（队列，先进先出）
   ├─ ArrayDeque：数组双端队列
   └─ PriorityQueue：优先级队列（堆结构）
2. Map 双列集合根接口（不继承Collection）
   Map
   ├─ HashMap：哈希表，键无序，JDK8 数组+链表+红黑树，线程不安全
   ├─ LinkedHashMap：保留键插入顺序
   ├─ TreeMap：红黑树，按键排序
   ├─ Hashtable：古老线程安全Map，效率低（过时）
   └─ Properties：键值都是String，读写配置文件
   三、为什么需要泛型？（无泛型的痛点）
   无泛型（JDK5之前）
   集合默认存储Object，任意对象都能存入，取出必须强转，极易出现ClassCastException运行时异常：
   List list = new ArrayList();
   list.add("abc");
   list.add(123); // 混入Integer
   String s = (String) list.get(1); // 运行时报类型转换异常
   引入泛型后
   编译阶段强制校验存入元素类型，取出无需强转，把运行时错误提前到编译期：
   List list = new ArrayList<>(); // 泛型约束只能存String
   list.add("abc");
   // list.add(123); 编译直接报错，杜绝类型错误
   String s = list.get(0); // 自动类型推导，无需强转
   四、泛型核心语法
3. 泛型类
   在类名后定义（T为类型形参，任意大写字母：T/E/K/V常用），约束类中成员、方法的类型：
   // 自定义泛型容器类
   public class MyContainer {
   private T data;
   public void setData(T data) { this.data = data; }
   public T getData() { return data; }
   }
   // 使用：指定实际类型String
   MyContainer container = new MyContainer<>();
   container.setData("hello");
4. 泛型方法
   方法上单独声明泛型，优先级高于类泛型，可用于静态方法（类泛型静态方法不能使用）：
   // 声明泛型，返回List
   public static List copyList(List src) {
   List dest = new ArrayList<>();
   dest.addAll(src);
   return dest;
   }
5. 泛型接口
   // 泛型接口
   public interface IStore {
   void save(T t);
   }
   // 实现类指定具体类型
   class StringStore implements IStore {
   @Override
   public void save(String s) {}
   }
   五、泛型关键特性（集合高频使用）
6. 类型擦除（本质原理）
   泛型只存在编译期，编译后全部擦除为原生类型（Raw Type）：
   • List、List编译后都变成List（原生集合）
   • 字节码层面只保留Object，JVM 不区分泛型类型
   • 因此不能用泛型类型创建数组、不能用instanceof判断泛型
   // 错误：类型擦除后无法区分
   // List[] arr = new List[5];
7. 通配符 ?（适配任意泛型集合）
   用于方法参数接收任意泛型类型的集合，不能添加元素（类型不确定），只能读取：
   // 可以接收 List、List 等所有List
   public void printAll(List<?> list) {
   for (Object o : list) {
   System.out.println(o);
   }
   // list.add(1); 编译报错，无法确定元素类型
   }
   （1）上界通配符 ? extends T
   只能读取，不能写入，代表T及其子类，常用于读取集合数据：
   // 只能存Number、Integer、Double等Number子类
   public void showNum(List<? extends Number> list) {
   Number num = list.get(0); // 读取没问题
   // list.add(10); 报错，不知道具体子类类型
   }
   （2）下界通配符 ? super T
   只能写入T及子类，读取只能用Object接收，常用于写入集合：
   // 只能存Integer、Integer父类Number/Object
   public void addInt(List<? super Integer> list) {
   list.add(100); // 可写入Integer
   Object o = list.get(0); // 读取只能转Object
   }
8. 泛型无继承关系
   List 不是 List