面试题：Java泛型类与非泛型类在框架设计中的应用策略

Question

假设你正在设计一个Java的通用数据处理框架，在哪些情况下你会优先选择使用非泛型类，哪些情况下会优先选择泛型类？阐述这两类在框架的扩展性、兼容性以及与其他Java特性（如反射）结合使用时的优势与挑战，并给出详细的设计思路和示例代码。

Answer 1

选择非泛型类的情况

1. 不需要类型参数化：当处理的数据类型固定，且不会因不同使用场景而改变时，使用非泛型类更简单直接。例如，一个专门处理整数的工具类，其功能只针对整数类型，无需泛型。
   • 扩展性：在这种特定数据类型的场景下，扩展性局限于该类型相关功能的扩展，新增功能直接在类中添加方法即可。
   • 兼容性：与旧版本Java代码兼容性好，无需考虑泛型类型擦除等问题，在只涉及固定类型交互的场景中使用方便。
   • 与反射结合：反射操作简单，因为类型固定，获取字段、方法等操作无需处理泛型类型的复杂性。
2. 性能优化：在某些对性能要求极高，且泛型的类型擦除可能带来额外开销的场景下，非泛型类可避免这些潜在开销。例如在一些底层高性能计算库中。

示例代码：

public class IntegerProcessor {
    public int sum(int[] numbers) {
        int result = 0;
        for (int num : numbers) {
            result += num;
        }
        return result;
    }
}

选择泛型类的情况

1. 需要处理多种数据类型：当框架需要以统一方式处理不同数据类型时，泛型类能提高代码复用性。例如，一个通用的栈数据结构，可以存储任何类型的数据。
   • 扩展性：易于扩展以支持新的数据类型，只需在使用时指定具体类型参数，无需修改类的实现。
   • 兼容性：与Java 5.0及之后版本兼容性良好，能很好地与其他泛型代码交互。但在与旧代码交互时可能需要考虑类型转换等问题。
   • 与反射结合：反射操作会更复杂，因为需要处理泛型类型参数，如获取泛型方法的实际参数类型等。
2. 增强类型安全性：泛型在编译期进行类型检查，可减少运行时类型转换错误。

示例代码：

public class GenericStack<T> {
    private T[] elements;
    private int top;

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public GenericStack(int capacity) {
        elements = (T[]) new Object[capacity];
        top = -1;
    }

    public void push(T element) {
        elements[++top] = element;
    }

    public T pop() {
        if (top < 0) {
            throw new RuntimeException("Stack is empty");
        }
        return elements[top--];
    }
}