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面试题:Java泛型:自定义类型系统与类型边界的高级应用

假设你正在设计一个通用的图形处理库,其中包含不同类型的图形(如圆形、矩形、三角形等)。要求使用Java泛型构建一个自定义类型系统,使得图形处理算法能够以类型安全的方式操作不同类型的图形。请详细描述如何设计泛型接口和类,使用类型边界来限制类型参数,以及如何处理可能出现的类型转换和兼容性问题。同时,用代码实现一个简单的图形绘制方法,该方法可以接受不同类型的图形对象并正确绘制它们。
46.4万 热度难度
编程语言Java

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试
  1. 设计泛型接口: 首先定义一个泛型接口Graphic,所有具体图形类都要实现这个接口。这个接口可以包含一些通用的方法,比如获取图形的属性等,对于绘制方法,每个具体图形类实现自己的绘制逻辑。

    public interface Graphic<T extends Graphic<T>> {
        void draw();
    }
    

    这里使用T extends Graphic<T>作为类型边界,确保实现类是Graphic接口的子类型,并且可以在泛型方法中递归使用自身类型。

  2. 设计具体图形类

    • 圆形类
    public class Circle implements Graphic<Circle> {
        private double radius;
    
        public Circle(double radius) {
            this.radius = radius;
        }
    
        @Override
        public void draw() {
            System.out.println("Drawing a circle with radius " + radius);
        }
    }
    
    • 矩形类
    public class Rectangle implements Graphic<Rectangle> {
        private double width;
        private double height;
    
        public Rectangle(double width, double height) {
            this.width = width;
            this.height = height;
        }
    
        @Override
        public void draw() {
            System.out.println("Drawing a rectangle with width " + width + " and height " + height);
        }
    }
    
  3. 图形绘制方法: 定义一个静态方法drawGraphic,它接受一个实现了Graphic接口的对象,并调用其draw方法。

    public class GraphicProcessor {
        public static <T extends Graphic<T>> void drawGraphic(T graphic) {
            graphic.draw();
        }
    }
    
  4. 处理类型转换和兼容性问题

    • 由于使用了泛型和类型边界,Java编译器在编译时会进行类型检查,确保类型安全。例如,如果尝试将一个不实现Graphic接口的对象传递给drawGraphic方法,编译器会报错。
    • 对于不同类型图形之间的转换,如果需要在某些情况下进行转换,应该在具体图形类中提供相应的转换方法。比如,如果要将一个正方形(可以看作特殊的矩形)转换为矩形,可以在正方形类中提供一个方法返回对应的矩形对象。但要注意保持转换的合理性和类型安全性。
  5. 测试代码

    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            Circle circle = new Circle(5.0);
            Rectangle rectangle = new Rectangle(4.0, 6.0);
    
            GraphicProcessor.drawGraphic(circle);
            GraphicProcessor.drawGraphic(rectangle);
        }
    }
    

在上述代码中,通过泛型接口和类型边界,实现了一个类型安全的图形处理系统,drawGraphic方法可以接受不同类型的图形对象并正确绘制它们。同时,通过合理的设计避免了类型转换和兼容性问题在运行时出现异常。