Java 集合：集合和泛型

Java 集合 API 中的绝大多数（甚至可以说全部）组件，都支持通过泛型指定元素类型。在本教程中，我将具体演示如何为几种常见的集合类型配置泛型；通过这些示例，你将能掌握在 Java 集合 API 中使用泛型的核心方法。需要说明的是，本文的重点是 “泛型在集合中的应用”，不会展开讲解 Java 泛型的通用语法、原理等基础内容。

泛型集合示例

为 Java 集合设置泛型类型时，核心操作需在声明集合引用变量时完成。以下示例中，我们将集合（Collection）与具体实现类（HashSet）的泛型类型均指定为 String —— 这一约束意味着该集合只能存储 String 类型的实例，无法添加其他类型的对象。例如：

package com.hxstrive.java_collection;

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class GenericCollectionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 声明并实例化泛型为String的集合
        Collection<String> stringCollection = new HashSet<String>();
        // 向集合添加String类型元素（合法操作）
        stringCollection.add("Apple");
        stringCollection.add("Banana");
        stringCollection.add("Cherry");
        
        // 尝试添加非 String 类型元素（编译时会报错）
        // stringCollection.add(123);  // 错误: 不兼容的类型: int无法转换为String
    }
}

现在，该 stringCollection 只能包含字符串实例。如果试图添加其他内容，或将集合中的元素转换为 String 以外的任何其他类型，编译器会报错。

泛型迭代器

当你为 Java 集合指定了泛型类型时，该泛型类型也适用于 iterator() 方法返回的迭代器。下面的示例说明了如何获得一个设置了泛型类型的迭代器，以及迭代泛型迭代器中的元素：

package com.hxstrive.java_collection;

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class GenericIteratorExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建泛型为String的集合并添加元素
        Collection<String> stringCollection = new HashSet<>();
        stringCollection.add("Java");
        stringCollection.add("Generics");
        stringCollection.add("Iterator");
        
        // 获取泛型为String的迭代器
        Iterator<String> iterator = stringCollection.iterator();
        
        // 迭代泛型迭代器中的元素
        System.out.println("迭代器遍历结果:");
        while (iterator.hasNext()) {
            // 无需类型转换，直接获取String类型元素
            String element = iterator.next();
            
            // 可以直接调用String的方法，编译时类型安全
            System.out.println("元素: " + element + ", 长度: " + element.length());
        }
        
        // 演示迭代过程中安全删除元素
        iterator = stringCollection.iterator(); // 重新获取迭代器
        while (iterator.hasNext()) {
            String element = iterator.next();
            if (element.length() > 6) {
                iterator.remove(); // 删除长度大于6的元素
                System.out.println("\n已删除元素: " + element);
            }
        }
        
        // 打印删除后的集合
        System.out.println("\n删除后的集合元素:");
        for (String str : stringCollection) {
            System.out.println(str);
        }
    }
}

运行结果：

迭代器遍历结果:
元素: Java, 长度: 4
元素: Iterator, 长度: 8
元素: Generics, 长度: 8

已删除元素: Iterator

已删除元素: Generics

删除后的集合元素:
Java

注意，泛型集合的 iterator() 方法会返回与集合相同泛型类型的迭代器（Iterator<String>），调用 iterator.next() 时无需强制类型转换，直接得到 String 类型的元素，这得益于泛型的类型信息传递。迭代器的泛型类型与集合保持一致，确保了从集合获取元素到处理元素的全流程类型安全。

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使用 for 循环进行泛型迭代

你也可以使用新的 for 循环迭代上述集合，如下所示：

package com.hxstrive.java_collection;

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;

public class GenericForLoopDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建泛型为String的集合并添加元素
        Collection<String> stringCollection = new HashSet<>();
        stringCollection.add("Apple");
        stringCollection.add("Banana");
        stringCollection.add("Cherry");
        stringCollection.add("Date");
        
        // 使用增强for循环迭代泛型集合
        System.out.println("集合中的元素及其长度：");
        for (String stringElement : stringCollection) {
            // 直接使用String类型的方法，无需类型转换
            System.out.println("元素: " + stringElement + "，长度: " + stringElement.length());
        }
        
        // 演示基于泛型的业务逻辑处理
        int totalLength = 0;
        for (String stringElement : stringCollection) {
            totalLength += stringElement.length();
        }
        System.out.println("\n所有元素的总长度: " + totalLength);
        
        // 演示筛选操作
        System.out.println("\n长度大于5的元素:");
        for (String stringElement : stringCollection) {
            if (stringElement.length() > 5) {
                System.out.println("- " + stringElement);
            }
        }
    }
}

运行结果：

集合中的元素及其长度：
元素: Apple，长度: 5
元素: Cherry，长度: 6
元素: Date，长度: 4
元素: Banana，长度: 6

所有元素的总长度: 21

长度大于5的元素:
- Cherry
- Banana

Process finished with exit code 0

注意，增强 for 循环会自动利用集合的泛型信息，变量 stringElement 直接被声明为 String 类型。循环过程中可以直接调用 String 类的方法（如 length()），无需进行类型转换，编译时即保证类型安全。相比非泛型集合的遍历，这种方式消除了 ClassCastException 的风险，代码可读性更高，无需在循环体内进行类型转换的额外操作。