Что такое Generics и для чего они используются?

Generics в Java позволяют создавать классы, интерфейсы и методы, которые работают с параметризованными типами.

Основное назначение Generics:

• Повышение типовой безопасности: Компилятор проверяет типы на этапе компиляции, предотвращая ClassCastException во время выполнения.
• Устранение приведений типов: Нет необходимости вручную приводить типы при извлечении элементов из коллекций.
• Создание более гибкого и повторно используемого кода: Можно писать обобщенные алгоритмы и структуры данных, применимые к различным типам данных.

Пример без Generics:

// До Java 5
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class OldStyleList {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList(); // нет типизации
        list.add("hello");
        list.add(123); // можно добавить любой объект

        String s = (String) list.get(0); // требуется приведение типа
        Integer i = (Integer) list.get(1); // требуется приведение типа

        // Возможна ошибка приведения типа
        // String error = (String) list.get(1); // ClassCastException
        System.out.println(s);
        System.out.println(i);
    }
}

Пример с Generics:

// С использованием Generics
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GenericList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>(); // список строк
        list.add("hello");
        // list.add(123); // ошибка компиляции - нельзя добавить Integer

        String s = list.get(0); // нет необходимости в приведении типа

        // Невозможно добавить другой тип, предотвращает ошибку
        // List<Integer> intList = new ArrayList<>();
        // intList.add("world"); // ошибка компиляции
        System.out.println(s);
    }
}

Generics также используются в:

• Классах: ArrayList<E>, HashMap<K, V>
• Интерфейсах: List<E>, Map<K, V>
• Методах: <T> void printArray(T[] array)
• Ограничениях типов: <T extends Comparable<T>> (ограничение на типы, реализующие Comparable)

Реализация Generics в Java основана на "стирании типов" (type erasure) на этапе компиляции. Это означает, что информация о генерируемых типах удаляется, и во время выполнения JVM оперирует сырыми типами. Это обеспечивает обратную совместимость со старыми версиями Java, но имеет некоторые ограничения.