Java中如何使用泛型函数进行类型安全操作？

泛型函数是指使用泛型的函数，可以使得函数操作变得更加类型安全和灵活。Java中的泛型函数可以通过在方法名之后添加一个尖括号和一个类型参数列表来定义泛型函数，例如：

public static <T> void printList(List<T> list) {
    for (T item : list) {
        System.out.println(item);
    }
}

上述代码中，<T>是类型参数列表，意味着此函数可以接受任何类型的参数。T是参数类型名，这个名称只在该函数中有意义，表示类型参数。

泛型函数的优点：

1.类型安全：使用泛型函数进行类型安全操作，可以避免在代码执行时出现ClassCastException等类型转换异常。

2.代码重用：泛型函数可以对不同类型的对象执行相同的操作，这样可以避免代码重复和冗余。

3.灵活性：使用泛型函数可以增加函数的灵活性和可用性，允许代码更加通用和适应性。

下面给出三个使用泛型函数进行类型安全操作的示例。

示例1：使用泛型函数打印列表

以下代码展示了如何使用泛型函数打印一个列表中的所有项目。这是一个相当简单的使用泛型函数进行类型安全操作的例子。

import java.util.List;

public class ListPrinter {

    public static <T> void printList(List<T> list) {
        for (T item : list) {
            System.out.println(item);
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
        List<String> words = List.of("cat", "dog", "bird");

        System.out.println("Printing numbers:");
        printList(numbers);

        System.out.println("Printing words:");
        printList(words);
    }
}

上述代码中，通过使用泛型函数printList来打印不同类型的列表（一个是整数，一个是字符串），从而实现了类型安全操作。

示例2：使用泛型函数执行算术运算

以下代码展示了如何使用泛型函数执行算术运算。该示例介绍了如何通过将算术运算器定义为泛型函数来实现类型安全。

public class ArithmeticExample {

    public static <T extends Number> double add(T a, T b) {
        return a.doubleValue() + b.doubleValue();
    }

    public static <T extends Number> double subtract(T a, T b) {
        return a.doubleValue() - b.doubleValue();
    }

    public static <T extends Number> double multiply(T a, T b) {
        return a.doubleValue() * b.doubleValue();
    }

    public static <T extends Number> double divide(T a, T b) {
        return a.doubleValue() / b.doubleValue();
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(add(2, 3));
        System.out.println(subtract(10, 7));
        System.out.println(multiply(5, 6));
        System.out.println(divide(8, 4));
    }
}

上述代码中，add、subtract、multiply和divide函数均为泛型函数，它们用于执行基本算术运算。函数定义中限定了参数类型为数字类型（Number类及其子类），这样可以确保算术运算的类型安全性。

示例3：使用泛型函数解析CSV文件

以下代码展示了如何使用泛型函数解析CSV（逗号分隔值）文件。该示例提供了如何使用泛型函数来解析不同类型的CSV文件。

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class CSVReader {

    public static <T> List<T> parseFile(String fileName, int numColumns, CSVMapper<T> mapper)
            throws IOException {
        List<T> rows = new ArrayList<>();
        Files.lines(Paths.get(fileName)).forEach(line -> {
            String[] parts = line.split(",");
            if (parts.length == numColumns) {
                T row = mapper.parse(Arrays.asList(parts));
                rows.add(row);
            }
        });
        return rows;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        List<Student> students = parseFile("students.csv", 4, (List<String> parts) -> {
            String name = parts.get(0);
            int age = Integer.parseInt(parts.get(1));
            String major = parts.get(2);
            double gpa = Double.parseDouble(parts.get(3));
            return new Student(name, age, major, gpa);
        });

        List<InventoryItem> inventory = parseFile("inventory.csv", 3, (List<String> parts) -> {
            String name = parts.get(0);
            int count = Integer.parseInt(parts.get(1));
            double price = Double.parseDouble(parts.get(2));
            return new InventoryItem(name, count, price);
        });

        System.out.println("Students:");
        students.forEach(System.out::println);

        System.out.println("Inventory:");
        inventory.forEach(System.out::println);
    }
}

interface CSVMapper<T> {
    T parse(List<String> parts);
}

class Student {
    private String name;
    private int age;
    private String major;
    private double gpa;

    public Student(String name, int age, String major, double gpa) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.major = major;
        this.gpa = gpa;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name + ", " + age + ", " + major + ", " + gpa;
    }
}

class InventoryItem {
    private String name;
    private int count;
    private double price;

    public InventoryItem(String name, int count, double price) {
        this.name = name;
        this.count = count;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return name + ", " + count + ", " + price;
    }
}

上述示例中，parseFile函数是泛型函数，用于解析CSV文件。CSVMapper接口也是泛型接口，用于将CSV行映射到Java对象。通过使用泛型函数和泛型接口，parseFile函数可以帮助我们轻松地解析不同类型的CSV文件。