了解 Java 中的泛型：帶有自訂類別的購物車範例

Java 泛型對於編寫類型安全、可重複使用的程式碼至關重要。 它們支援創建可以處理​​各種資料類型的類別、方法和接口，從而增強程式碼的穩健性和靈活性。本文使用購物車範例來說明泛型，該購物車範例儲存由自訂類別表示的不同水果類型。

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為什麼是泛型？數組的局限性

Java 陣列是特定於類型的；一種類型的陣列不能容納另一種類型的元素：

String[] fruits = new String[3];
fruits[0] = "Apple";  // Correct
fruits[1] = 123;      // Compile-time error

這種類型安全性是有益的，但陣列缺乏靈活性。 使用陣列創建各種水果（香蕉、蘋果、葡萄）的購物車需要繁瑣的手動類型處理。

泛型提供了一個解決方案：靈活且類型安全的資料結構。讓我們從自訂 Fruit 類別開始建立它。

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第 1 步：定義水果類

我們將為 Banana、Apple 和 Grape 定義一個基底 Fruit 類別和子類，每個類別都有獨特的屬性。

// Base class for fruits
public abstract class Fruit {
    private String name;

    public Fruit(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

// Specific fruit classes
public class Banana extends Fruit {
    public Banana() {
        super("Banana");
    }
}

public class Apple extends Fruit {
    public Apple() {
        super("Apple");
    }
}

public class Grape extends Fruit {
    public Grape() {
        super("Grape");
    }
}

抽象類別基本原理

Fruit 類別是抽象的，提供通用功能（如 name）並建立清晰的繼承結構。 如果需要多重繼承或更簡單的契約，則介面可能更可取。這值得進一步討論！

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第 2 步：建立通用購物車

現在，讓我們使用泛型來建立一個 ShoppingCart 類別來保存任何水果類型，同時保持類型安全。

import java.util.ArrayList;

public class ShoppingCart<T extends Fruit> { // Restricts to Fruit and subclasses
    private ArrayList<T> items = new ArrayList<>();

    public void addItem(T item) {
        items.add(item);
    }

    public void removeItem(T item) {
        items.remove(item);
    }

    public void displayItems() {
        for (T item : items) {
            System.out.println(item.getName());
        }
    }
}

T extends Fruit 確保只能添加​​ Fruit 或其後代，防止類型錯誤。

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第 3 步：使用購物車

讓我們看看如何將 ShoppingCart 與我們的水果物件一起使用。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ShoppingCart<Fruit> fruitCart = new ShoppingCart<>();

        // Adding fruits
        fruitCart.addItem(new Banana());
        fruitCart.addItem(new Apple());
        fruitCart.addItem(new Grape());

        // Displaying contents
        System.out.println("Shopping Cart:");
        fruitCart.displayItems();

        // Removing an item
        fruitCart.removeItem(new Apple()); // Removal based on object equality (equals() can be overridden)
        System.out.println("\nAfter removing Apple:");
        fruitCart.displayItems();
    }
}

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泛型的優點

1. 類型安全： 限制 T 防止添加不正確的類型。
2. 彈性： 購物車可處理任何 Fruit 類型，提高可重複使用性。
3. 無轉換：檢索項目不需要轉換，減少執行階段錯誤。

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結論

這個 Fruit 層次結構和 ShoppingCart 範例示範了 Java 泛型的強大功能和靈活性。 泛型增強了程式碼的清晰度和可維護性，使它們對於各個層級的 Java 開發人員來說都是無價的。

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？參考文獻

• Java 泛型文件
• 高效率 Java (Joshua Bloch)

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