Java基础：泛型、接口、抽象类与普通类的应用
引言
Java作为一种面向对象的编程语言，在实际开发中提供了很多强大的特性来提高代码的可重用性、可维护性和扩展性。泛型、接口、抽象类和普通类是Java中常用的几种概念，它们各自有着不同的使用场景和特性。理解这些概念的细节，不仅有助于编写高质量的代码，也能让开发者在设计系统时做出更优的选择。本文将深入探讨Java泛型的使用场景与底层实现，并分析接口、抽象类和普通类的区别及其应用场景。
一、Java的泛型：提高代码的灵活性与安全性
泛型（Generics）是Java中一个重要的特性，允许在类、接口和方法中使用类型参数，增强了代码的灵活性和可重用性。泛型的作用不仅限于提供类型安全的操作，还能减少类型转换的错误。接下来，我们将讨论泛型的使用场景和底层实现。
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什么场景下需要使用泛型：
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集合类的使用：泛型最常用的场景之一就是集合类，例如
List、Map等。通过使用泛型，开发者可以确保集合中的元素类型一致，从而避免在使用时进行强制类型转换。例如，使用List时，编译器会确保只能向该列表中添加字符串，避免了类型转换错误。 -
算法泛化：当开发者编写通用算法时，泛型可以用来参数化算法，使其能够处理多种类型的数据。例如，一个排序算法可以接受
List类型的参数，而无需为每种数据类型编写一个单独的排序方法。 -
API设计：在开发库或框架时，泛型可以让API设计更加灵活和通用。例如，
Comparable接口就是一个典型的泛型接口，用于比较不同类型的对象。
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泛型的底层实现：
Java中的泛型是通过**类型擦除（Type Erasure）**来实现的。类型擦除是指在编译阶段，Java会删除所有泛型类型信息，将泛型类转化为普通的类，然后使用原始类型来代替泛型类型参数。在运行时，泛型类型信息会被擦除，编译器通过强制类型转换来确保类型安全。例如，
List和List在编译后都会被擦除为List，并且在使用时，编译器会确保类型的正确性。这意味着泛型在运行时并不保留类型信息，这也是为什么我们不能直接用反射访问泛型的类型参数。
二、接口、抽象类和普通类：选择与使用
Java中的类体系结构有三种常见的类型：接口、抽象类和普通类。它们各自有不同的使用场景和特点，选择哪种类型取决于设计需求和系统架构。我们将分析这三者的使用场景以及它们之间的区别。
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接口（Interface）：
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场景：接口主要用于定义类之间的契约，指定类必须实现的行为。接口适用于多个类共享一组共同的行为，并且这些类不一定有继承关系时。例如，
Runnable接口定义了run()方法，任何实现Runnable接口的类都必须实现run()方法。 -
特点：接口定义了一组没有实现的抽象方法，任何类实现该接口时，必须实现接口中的所有方法。接口支持多重继承，一个类可以实现多个接口。
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抽象类（Abstract Class）：
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场景：抽象类适用于当类之间有共享行为时，提供一个共同的父类实现部分功能，并允许子类进一步实现或覆盖其他功能。例如，
Animal类可以是一个抽象类，定义了eat()方法的抽象行为，而Dog和Cat类可以继承Animal并实现具体的eat()方法。 -
特点：抽象类可以有抽象方法和已实现的方法，子类可以继承并实现抽象方法。抽象类可以包含实例变量、构造方法等，但不能实例化。与接口不同，抽象类不支持多重继承。
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普通类（Concrete Class）：
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场景：普通类是最常见的类类型，适用于没有继承需求的功能模块。例如，
Car类可以是一个普通类，它实现了汽车的各种具体功能，比如启动、停止等。 -
特点：普通类通常有具体的实现，允许实例化对象。它不包含抽象方法，所有的方法都有完整的实现。
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接口、抽象类与普通类的区别：
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继承关系：接口支持多重继承，而抽象类和普通类仅支持单继承。一个类只能继承一个抽象类，但可以实现多个接口。
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方法实现：接口中的方法默认是抽象的，不能有实现，直到Java 8引入了默认方法；抽象类可以包含抽象方法和已实现的方法；普通类中的方法必须有完整实现。
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构造方法：接口不能有构造方法，而抽象类和普通类可以有构造方法。
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字段：接口中的字段默认是
public static final的常量，而抽象类和普通类可以有实例变量和静态变量。
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三、何时使用泛型、接口和抽象类
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接口：当需要定义类的共同行为，但不涉及实现时，使用接口。例如，多个类需要实现相同的功能（如
Runnable、Comparable）。 -
抽象类：当类之间有共同的行为实现时，可以使用抽象类。抽象类提供部分功能的实现，允许子类重写或扩展其他功能。
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普通类：普通类适用于没有继承需求的场景，直接实现所有功能，实例化对象。
