Java高级特性：泛型、集合框架和异常处理
引言
在前两篇文章中，我们探讨了Java的基本语法和面向对象编程（OOP）特性。在本篇文章中，我们将深入研究Java的一些高级特性，包括泛型、集合框架和异常处理。这些特性可以帮助你编写更加灵活和健壮的代码。
泛型（Generics）
泛型允许类、接口和方法操作任意类型（类型参数），从而提高代码的重用性和类型安全性。
泛型类
定义一个泛型类时，可以使用类型参数，例如 T：
public class Box<T> {private T content;public void setContent(T content) {this.content = content;}public T getContent() {return content;}public static void main(String[] args) {Box<String> stringBox = new Box<>();stringBox.setContent("Hello");System.out.println("String Box: " + stringBox.getContent());Box<Integer> intBox = new Box<>();intBox.setContent(123);System.out.println("Integer Box: " + intBox.getContent());}
}
泛型方法
泛型方法允许方法在被调用时指定类型参数：
public class GenericMethodExample {public static <T> void printArray(T[] array) {for (T element : array) {System.out.println(element);}}public static void main(String[] args) {Integer[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5};String[] strArray = {"A", "B", "C"};System.out.println("Integer Array:");printArray(intArray);System.out.println("String Array:");printArray(strArray);}
}
有界类型参数
你可以限制泛型类型参数的范围：
public class BoundedTypeParameterExample {public static <T extends Number> void printNumber(T number) {System.out.println("Number: " + number);}public static void main(String[] args) {printNumber(123); // IntegerprintNumber(45.67); // Double// printNumber("Hello"); // 编译错误}
}
集合框架（Collections Framework）
Java集合框架提供了一组类和接口来存储和操作数据元素。常用的集合包括List、Set和Map。
List
List是一个有序的集合，允许重复元素。常用的实现类有ArrayList和LinkedList。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ListExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Orange");System.out.println("List: " + list);for (String fruit : list) {System.out.println("Fruit: " + fruit);}list.remove("Banana");System.out.println("List after removal: " + list);}
}
Set
Set是一个不允许重复元素的集合。常用的实现类有HashSet和TreeSet。
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;public class SetExample {public static void main(String[] args) {Set<String> set = new HashSet<>();set.add("Apple");set.add("Banana");set.add("Orange");set.add("Apple"); // 重复元素System.out.println("Set: " + set);for (String fruit : set) {System.out.println("Fruit: " + fruit);}set.remove("Banana");System.out.println("Set after removal: " + set);}
}
Map
Map是一个键值对集合。常用的实现类有HashMap和TreeMap。
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class MapExample {public static void main(String[] args) {Map<String, Integer> map = new HashMap<>();map.put("Apple", 1);map.put("Banana", 2);map.put("Orange", 3);System.out.println("Map: " + map);for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());}map.remove("Banana");System.out.println("Map after removal: " + map);}
}
异常处理（Exception Handling）
异常处理是Java中的一个重要机制，用于处理程序执行过程中发生的异常情况。Java提供了多种异常类以及try-catch语句来处理异常。
try-catch 语句
使用try-catch语句可以捕获并处理异常：
public class ExceptionHandlingExample {public static void main(String[] args) {try {int result = divide(10, 0);System.out.println("Result: " + result);} catch (ArithmeticException e) {System.out.println("Exception caught: " + e.getMessage());}}public static int divide(int a, int b) {return a / b;}
}
多个catch块
你可以使用多个catch块来捕获不同类型的异常：
public class MultipleCatchExample {public static void main(String[] args) {try {int[] numbers = {1, 2, 3};System.out.println(numbers[5]);} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {System.out.println("Array index out of bounds: " + e.getMessage());} catch (Exception e) {System.out.println("Exception caught: " + e.getMessage());}}
}
finally块
finally块中的代码总是会执行，无论是否发生异常：
public class FinallyBlockExample {public static void main(String[] args) {try {int result = divide(10, 0);System.out.println("Result: " + result);} catch (ArithmeticException e) {System.out.println("Exception caught: " + e.getMessage());} finally {System.out.println("This is the finally block.");}}public static int divide(int a, int b) {return a / b;}
}
自定义异常
你可以创建自己的异常类：
class CustomException extends Exception {public CustomException(String message) {super(message);}
}public class CustomExceptionExample {public static void main(String[] args) {try {checkAge(15);} catch (CustomException e) {System.out.println("Exception caught: " + e.getMessage());}}public static void checkAge(int age) throws CustomException {if (age < 18) {throw new CustomException("Age must be at least 18");}}
}
总结
在本篇文章中，我们深入探讨了Java的高级特性，包括泛型、集合框架和异常处理。泛型使得代码更加灵活和类型安全，集合框架提供了丰富的数据结构，而异常处理则帮助我们编写健壮的代码。掌握这些特性将极大地提升你的Java编程技能。
在接下来的文章中，我们将继续探索Java的更多高级特性和实际应用，包括并发编程、文件I/O和网络编程等。希望你能继续关注并享受学习的过程！
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