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面试题:Java中泛型类相较于非泛型类在类型安全性上的优势

请详细阐述Java中泛型类如何提供比非泛型类更高的类型安全性,通过具体代码示例说明在编译期和运行期可能出现的类型问题,以及泛型类是如何避免这些问题的。
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编程语言Java

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

1. 非泛型类的类型问题

在非泛型类中,由于可以存储任何类型的对象,可能会在编译期和运行期出现类型相关的问题。

编译期问题

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class NonGenericExample {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("Hello");
        list.add(123); // 编译期不会报错,尽管将不同类型元素添加到列表中
        for (Object obj : list) {
            String str = (String) obj; // 编译期不会报错,但运行期可能会抛出ClassCastException
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

运行期问题

上述代码在运行时,当试图将 Integer 类型的 123 强制转换为 String 时,会抛出 ClassCastException,因为运行时发现类型不匹配。

2. 泛型类提供更高类型安全性

编译期安全性

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GenericExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        // list.add(123); // 编译错误,类型不匹配,确保只能添加String类型元素
        for (String str : list) {
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

在泛型类中,通过指定类型参数(如 List<String>),编译器会在编译期检查类型。当试图添加不匹配类型(如 Integer)时,会产生编译错误,从而在编译阶段就发现潜在的类型问题,避免了运行期的 ClassCastException

运行期安全性

由于编译期确保了类型的一致性,运行期无需进行额外的类型检查(如 instanceof 检查),因为泛型类型信息在编译期就已经确定,运行期执行代码更加安全和高效。

综上所述,Java泛型类通过在编译期进行严格的类型检查,避免了在非泛型类中可能出现的编译期和运行期类型错误,从而提供了更高的类型安全性。