جنریک‌ها در جاوا
جنریک‌ها در جاوا یک ویژگی قدرتمند هستند که به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد کلاس‌ها، اینترفیس‌ها و متدها را با پارامتر نوع تعریف کنند. استفاده از جنریک‌ها باعث می‌شود که بتوان کدهایی نوشت که برای انواع داده مختلف قابل استفاده باشند و در عین حال امنیت نوع (Type Safety) در زمان کامپایل تضمین شود. این ویژگی باعث کاهش خطاهای زمان اجرا مانند ClassCastException می‌شود و نیاز به تکرار کد برای هر نوع داده را از بین می‌برد. در معماری نرم‌افزار و توسعه سیستم‌های بک‌اند، جنریک‌ها به ساختاردهی کدهای قابل استفاده مجدد و مقیاس‌پذیر کمک می‌کنند.
جنریک‌ها به ویژه در طراحی داده‌ساختارها (مانند List، Set و Map)، الگوریتم‌ها و ساختارهای سفارشی کاربرد دارند. آنها امکان استفاده از اصول برنامه‌نویسی شیءگرا مانند انتزاع، کپسوله‌سازی و قابلیت بازاستفاده از کد را فراهم می‌کنند. در این آموزش، خواننده می‌آموزد چگونه کلاس‌ها و متدهای جنریک را تعریف کند، پارامترهای نوع، محدودیت نوع (Bounded Types) و Wildcards را درک کند و آنها را در مثال‌های عملی پیاده‌سازی نماید.
مثال پایه
javaimport java.util.ArrayList;
public class Box<T> {
private T content;
public Box(T content) {
this.content = content;
}
public T getContent() {
return content;
}
public void setContent(T content) {
this.content = content;
}
public static void main(String[] args) {
Box<String> stringBox = new Box<>("سلام جنریک‌ها");
System.out.println("محتوا: " + stringBox.getContent());
Box<Integer> intBox = new Box<>(123);
System.out.println("محتوا: " + intBox.getContent());
}
}در مثال بالا، یک کلاس جنریک به نام Box تعریف شده است که پارامتر نوع T را دریافت می‌کند. عبارت public class Box
متدهای getContent و setContent نوع T را استفاده می‌کنند و مدیریت داده‌ها را ایمن می‌کنند. نمونه‌سازی Box
مثال کاربردی
javaimport java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Pair\<K, V> {
private K key;
private V value;
public Pair(K key, V value) {
this.key = key;
this.value = value;
}
public K getKey() {
return key;
}
public V getValue() {
return value;
}
public void setKey(K key) {
this.key = key;
}
public void setValue(V value) {
this.value = value;
}
public static void main(String[] args) {
List<Pair<String, Integer>> studentGrades = new ArrayList<>();
studentGrades.add(new Pair<>("علی", 95));
studentGrades.add(new Pair<>("سارا", 87));
for (Pair<String, Integer> pair : studentGrades) {
System.out.println("دانشجو: " + pair.getKey() + " - نمره: " + pair.getValue());
}
}
}در این مثال، کلاس جنریک پیشرفته Pair با دو پارامتر نوع K و V نشان داده شده است که یک جفت کلید-مقدار را نمایش می‌دهد. این ساختار در دنیای واقعی بسیار رایج است، مانند پیاده‌سازی Map یا ذخیره داده‌های مرتبط.
استفاده از List\
بهترین شیوه‌ها شامل تعریف واضح پارامتر نوع، استفاده از Bounded Types برای محدود کردن نوع مجاز و انتخاب ساختار داده مناسب برای صرفه‌جویی در حافظه است. اشتباهات رایج شامل استفاده از raw types، کستینگ بیش از حد و مدیریت نادرست خطاها می‌باشد.
برای دیباگ و بهینه‌سازی، از متدهای جنریک و Stream API برای عملیات روی مجموعه‌ها استفاده کنید و ساختارهایی مانند ArrayList، LinkedList و HashMap را بسته به نیاز انتخاب نمایید. از عملیات unchecked و unsafe casts پرهیز کنید. استفاده صحیح از جنریک‌ها، مقیاس‌پذیری، نگهداری و اطمینان سیستم را افزایش می‌دهد.
📊 جدول مرجع
| Element/Concept | Description | Usage Example |
|---|---|---|
| T | پارامتر نوع کلاس یا متد جنریک | Box<T> content |
| K | نوع کلید در جفت کلید-مقدار | Pair\<K, V> key |
| V | نوع مقدار در جفت کلید-مقدار | Pair\<K, V> value |
| متد جنریک | متدی که از پارامتر نوع استفاده می‌کند | public <T> void printArray(T\[] array) |
| Bounded Type | محدود کردن نوع جنریک به یک کلاس یا اینترفیس خاص | public <T extends Number> void calculate(T value) |
| Wildcard | نماینده نوع ناشناخته | List\<? extends Number> numbers |
خلاصه اینکه، جنریک‌ها در جاوا ابزار قدرتمندی برای ایجاد کدهای امن، قابل استفاده مجدد و قابل نگهداری هستند. آنها به ساخت داده‌ساختارها و الگوریتم‌های انعطاف‌پذیر کمک می‌کنند که بتوانند انواع مختلف را به صورت ایمن و مؤثر مدیریت کنند. مهارت در جنریک‌ها برای سیستم‌های بک‌اند و معماری نرم‌افزار ضروری است. گام بعدی مطالعه Wildcards پیشرفته، متدهای جنریک پیچیده و استفاده از جنریک‌ها در مجموعه‌های پیچیده است. کاربردهای عملی شامل مدیریت کش، نگاشت داده‌ها و تبادل پیام در سیستم‌های پیچیده می‌باشد. منابع پیشنهادی شامل مستندات رسمی جاوا و کتاب‌های پیشرفته برنامه‌نویسی جاوا هستند.
🧠 دانش خود را بیازمایید
آزمون دانش شما
درک خود از این موضوع را با سوالات کاربردی بسنجید.
📝 دستورالعمل‌ها
- هر سوال را با دقت بخوانید
- بهترین پاسخ را برای هر سوال انتخاب کنید
- می‌توانید آزمون را هر چند بار که می‌خواهید تکرار کنید
- پیشرفت شما در بالا نمایش داده می‌شود