集合及数据结构第三节————包装类和简单认识泛型

系列文章目录

集合及数据结构第三节————包装类和简单认识泛型

包装类和简单认识泛型

1. 基本数据类型和对应的包装类
2. 装箱和拆箱
3. 泛型
4. 泛型类的使用
5. 裸类型(Raw Type) （了解）
6. 泛型如何编译的
7. 泛型的上界
8. 泛型方法

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一、包装类

在Java中，由于基本类型不是继承自Object，为了在泛型代码中可以支持基本类型，Java给每个基本类型都对应了
一个包装类

1.基本数据类型和对应的包装类

除了 Integer 和 Character， 其余基本类型的包装类都是首字母大写。

2.装箱和拆箱（ * * * ）

装箱：把一个基本类型的数据给到了引用数据类型

装箱

    public static void main(String[] args) {//装箱：把一个基本类型的数据给到了引用数据类型
        Integer a = 88;//（自动装箱）
        // 装箱操作，新建一个 Integer 类型对象，将 i 的值放入对象的某个属性中
        System.out.println(a);

        int l = 87;
        Integer c = l;
        System.out.println(c);

        int i = 10;
        Integer ii = Integer.valueOf(i);//（  显示装箱）
        Integer ij = new Integer(i);
        System.out.println(ii);
        System.out.println(ij);
    }
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拆 箱

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = 88;// 拆箱操作:将 Integer 对象中的值取出，放到一个基本数据类型中
        int i = a;//隐式拆箱
        System.out.println(i);

        int d = a.intValue();
        System.out.println(d);

        float f = a.floatValue();//可以拆箱成其他类型的数据
        System.out.println(f);
    }
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思考题

下列代码输出什么，为什么？

public static void main(String[] args) {
        Integer a = 120;
        Integer b = 120;
        System.out.println(a == b);

        Integer a1 = 220;
        Integer b1 = 220;
        System.out.println(a1 == b1);
    }

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为什么结果是这个呢？
这是因为在赋值的时候，就进行了自动装箱。所以可以查看Integer的valueof方法来找原因。


从这里可以看出当 i 不在[-128，127]之间时，就会new一个新的对象，此时同样的数据的存放地址就会发生变化，==结果就为false。

二、泛型

一般的类和方法，只能使用具体的类型: 要么是基本类型，要么是自定义的类。如果要编写可以应用于多种类型的代码，这种刻板的限制对代码的束缚就会很大。----- 来源《Java编程思想》对泛型的介绍。
泛型是在JDK1.5引入的新的语法，通俗讲，泛型：就是适用于许多许多类型。从代码上讲，就是对类型实现了参数化。

1.引出泛型

实现一个类，类中包含一个数组成员，使得数组中可以存放任何类型的数据，也可以根据成员方法返回数组中某个下标的值？
思路：

1. 以前学过的数组，只能存放指定类型的元素，例如：int[] array = new int[10]; String[] strs = new
   String[10];
2. 所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object?
   代码示例：

import java.util.Arrays;

class MyArray{
    public Object[] arr = new Object[10];


    public void setArrValue(int pos,Object val){
        arr[pos] = val;
    }

    public Object getArrValue(int pos){
        return arr[pos];
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyArray{" +
                "arr=" + Arrays.toString(arr) +
                '}';
    }
}
public class Tset2 {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setArrValue(0,5);
        myArray.setArrValue(1,"awsl");

        //String str = myArray.getArrValue(1);//报错是因为 getArrValue返回值是Object
        //发生了向下转型，需要强转
        String str = (String) myArray.getArrValue(1);
        System.out.println(myArray);
    }
}
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问题：以上代码实现后发现

1. 任何类型数据都可以存放
2. 1号下标本身就是字符串，但是确编译报错。必须进行强制类型转换

虽然在这种情况下，当前数组任何数据都可以存放，但是，更多情况下，还是希望它只能够持有一种数据类型。而不是同时持有这么多类型。所以，泛型的主要目的：就是指定当前的容器，要持有什么类型的对象。让编译器去做检查。此时，就需要把类型，作为参数传递。需要什么类型，就传入什么类型。

2.语法

class 泛型类名称<类型形参列表> {
// 这里可以使用类型参数
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> {
}
class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {
// 这里可以使用类型参数
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {
// 可以只使用部分类型参数
}
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上述代码进行改写如下：

class MyArray<T> {
    public Object[] arr = new Object[10];//1


    public void setArrValue(int pos, T val) {
        arr[pos] = val;
    }

    public T getArrValue(int pos) {
        return (T)arr[pos];//把返回的类型强转为指定的类型
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyArray{" +
                "arr=" + Arrays.toString(arr) +
                '}';
    }
}


    public class Tset2 {
        public static void main(String[] args) {
            MyArray<Integer> myArray = new MyArray<Integer>();//2
            myArray.setArrValue(0, 5);
            myArray.setArrValue(1, 6);
            System.out.println(myArray);

            MyArray<String> myArray1 = new  MyArray<>();//new后面的<>内容可以省略
            myArray1.setArrValue(1,"ps");
            String str = myArray1.getArrValue(1);//3
            System.out.println(myArray1);
        }

    }
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代码解释：

1. 类名后的 代表占位符，表示当前类是一个泛型类
   了解： 【规范】类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：

• E 表示 Element
• K 表示 Key
• V 表示 Value
• N 表示 Number
• T 表示 Type
• S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

2. 注释1处，不能new泛型类型的数组(泛型是编译时期存在的。当程序运行起来到JVM之后，就没有泛型的概念了,因为在编译的时候会把T擦除成Object)
   意味着

T[] ts = new T[5];//是不对的
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3. 注释2处，类型后加入 指定当前类型
4. 注释3处，不需要进行强制类型转换

3.泛型类的使用

语法

泛型类<类型实参> 变量名; // 定义一个泛型类引用
new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象
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示例

MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();
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注意：泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类！

类型推导(Type Inference)

当编译器可以根据上下文推导出类型实参时，可以省略类型实参的填写

MyArray<Integer> list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 Integer
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4.裸类型(Raw Type) （了解）

说明

裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参，例如 MyArrayList 就是一个裸类型

MyArray list = new MyArray(); 
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注意： 不要自己去使用裸类型，裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制

小结：

1. 泛型是将数据类型参数化，进行传递
2. 使用 表示当前类是一个泛型类。
3. 泛型目前为止的优点：数据类型参数化，编译时自动进行类型检查和转换

5.泛型如何编译的（ * * * ）

擦除机制

那么，泛型到底是怎么编译的？这个问题，也是曾经的一个面试问题。泛型本质是一个非常难的语法，要理解好还是需要一定的时间打磨。
通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object。

在编译的过程当中，将所有的T替换为Object这种机制，我们称为：擦除机制。
Java的泛型机制是在编译级别实现的。编译器生成的字节码在运行期间并不包含泛型的类型信息
提出问题：
1、那为什么，T[] ts = new T[5]; 是不对的，编译的时候，替换为Object，不是相当于：Object[] ts = new
Object[5]吗？
2、类型擦除，一定是把T变成Object吗？

为什么不能实例化泛型类型数组

static class MyArray<T> {
        public T[] array = (T[])new Object[10];
        public T getPos(int pos) {
            return this.array[pos];
        }
        public void setVal(int pos,T val) {
            this.array[pos] = val;
        }
        public T[] getArray() {
            return array;

        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>();
        Integer[] strings = myArray1.getArray();
    }
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原因：替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用，程序报错

public Object[] getArray() {
return array;
}
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通俗讲就是：返回的Object数组里面，可能存放的是任何的数据类型，可能是String，可能是Person，运行的时候，直接转给Integer类型的数组，编译器认为是不安全的

正确的方式：【了解即可】

class MyArray<T> {
    public T[] array;
    public MyArray() {
    }
    / **
    *通过反射创建，指定类型的数组
    * @param clazz
    * @param capacity
    */
    public MyArray(Class<T> clazz, int capacity) {
        array = (T[])Array.newInstance(clazz, capacity);
    }
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
    public T[] getArray() {
        return array;
    }
}
public static void main(String[] args) {
    MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>(Integer.class,10);
    Integer[] integers = myArray1.getArray();
}

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6.泛型的上界

在定义泛型类时，有时需要对传入的类型变量做一定的约束，可以通过类型边界来约束。

语法

class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
...
}
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示例

//T一定是Number或者Number的子类
public class TestGeneric<T extends Number> {
...
}
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class TestGeneric<T extends Number>{
   
}
public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        TestGeneric<Number> testGeneric1 = new TestGeneric<>();
        TestGeneric<Integer> testGeneric2 = new TestGeneric<>();
        TestGeneric<Double> testGeneric3 = new TestGeneric<>();


        TestGeneric<String> testGeneric5 = new TestGeneric<>();//编译错误因为传入的类型不是Number或Number的子类
    }
}
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了解： 没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

复杂示例

写一个泛型类求一个数组的最大值

class Person<T>{

}
class FindMax<T extends Comparable<T>>{//指定的泛型类指定了类型的参数一定要实现Comparable接口
    public T findMax(T[] arr){
       T max = arr[0];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (max.compareTo(arr[i]) < 0){//T是引用数据类型,一定要是可以比较的
                max = arr[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
   FindMax<Integer> findMax1 = new FindMax<>();
   //FindMax<Person> findMax1 = new FindMax<>();//Person没有实现这个接口，所以编译错误
   Integer[] integer1 = {1,2,3,4,5,6,80};
   Integer ret = findMax1.findMax(integer1);
   System.out.println(ret);
    }
}
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7. 泛型方法

定义语法

方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { ... }
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示例

class FindMax{//指定的泛型类指定了类型的参数一定要实现Comparable接口
    public <T extends Comparable<T>> T findMax(T[] arr){
        T max = arr[0];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (max.compareTo(arr[i]) < 0){//T是引用数据类型,一定要是可以比较的
                max = arr[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        FindMax findMax1 = new FindMax();
        Integer[] integer1 = {1,2,3,4,5,6,990};
        System.out.println(findMax1.findMax(integer1));//根据实参传值（传入的类型）来推导T的类型
         System.out.println(findMax1.<Integer>findMax(integer1));

    }
}
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静态泛型方法

class FindMax{//指定的泛型类指定了类型的参数一定要实现Comparable接口
    public static  <T extends Comparable<T>> T findMax(T[] arr){
        T max = arr[0];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (max.compareTo(arr[i]) < 0){//T是引用数据类型,一定要是可以比较的
                max = arr[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] integer1 = {1,2,3,4,5,6,9540};
        Integer ret =  FindMax.findMax(integer1);
        System.out.println(ret);
    }
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