数据结构 初识泛型

数据结构 初识泛型

1. 包装类

1.1 基本数据类型和对于的包装类

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于了一个包装类型：

除了Integer和Character，其余基本类型的包装类都是首字母大写

1.2 装箱和拆箱

装箱操作：新建一个包装类型对象，将基本数据类型放入对象的某个属性中

int i = 10;

Integer x1 = Integer.valueOf(i);
Integer x2 = new Integer(i);
1
2
3
4

拆箱操作：将包装类型对象中的值取出来，放到一个基本数据类型中

int j = x1.intvalue();
1

1.3 自动装箱和自动拆箱

在使用过程中，装箱和拆箱带来不少的代码，所以为了减少开发者的负担，Java提供了自动机制

int a = 10;

Integer b = a; // 自动装箱
Integer c = (Integer) a; 

int j = b; // 自动拆箱
int k = (int) b; // 自动拆箱
1
2
3
4
5
6
7

1.4 测试题

下列代码输出上面，为什么：

package demo2;

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {

        Integer a = 127;
        Integer b = 127;
        System.out.println(a == b);

        Integer c = 200;
        Integer d = 200;
        System.out.println(c == d);
    }
}

//执行结果
true
false
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

上述代码的输出结果是true和false，为什么会不一样呢？

原因出在这里：

public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }
1
2
3
4
5

当Integer包装类型创建变量时，当值的范围在low(-2^7) ~high(2^7-1)时，创建的值会在同一个数组下标下，所以地址相同，==比较时返回true，而当值超出范围时，返回的是一个新的对象，所以地址不同，所以==比较时返回false

2. 泛型

2.1 概念

泛型：适用于许多的类型，也就是对类型实现了参数化

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

2.2 语法介绍

class 泛型类名称<类型形参列表> {
	//这里可以使用类型参数
}

//例：
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
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

这里我们实现一个类，类中包含一个数组成语，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

代码示例：

package demo3;

class MyArray<T> {
    //public T[] array = new T[5]; // 1
    public Object[] array = new Object[10]; 

    public T getPos(int pos) {
        return (T) array[pos]; // 把返回的类型强转为指定类型
    }

    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>(); // 2
        myArray.setVal(0,12);
        myArray.setVal(1,255);
        int ret = myArray.getPos(1); // 3
        System.out.println(ret);
//        myArray.setVal(2,"bit"); // 4
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

代码解释：

1. 类名后的 <T> 代表占位符，表示当前类是一个泛型类

2. 注释1处，不能new泛型类的数组

   T[] ts = new T[5]; //这行代码是错误的
   1

   可以使用Object类型创建数组

3. 注释2处，类型后加入 <Integer> 指定当前类型

4. 注释3处，需要进行强制类型转换

5. 注释4处，代码编译报错，此时因为在注释2处已经指定了当前类的类型，所以在注释4处，编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查

3. 泛型类的使用

3.1 语法介绍

泛型类<泛型实参> 变量名 = new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); //实例化一个泛型类对象
1

代码示例：

MyArray<Interger> list = new MyArray<Integer>();
1

注：泛型只能接受类，所以的基本数据类型必须使用包装类

3.2 类型推导(Type Inderence)

当编译器可以根据上下文推到处类型实参时，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
1

小结：

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

4. 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

4.1 语法介绍

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

//例：
public class MyArray<E extends Number> {
    
}
1
2
3
4
5
6
7
8

此时，只接受Number或Number的子类作为E的类型实参

MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>(); // 代码正常，因为Integer是Number的子类型
MyArray<String> myArray2 = new MyArray<>(); // 编译错误，因为String表示Number的子类型

//编译错误
java: 类型参数java.lang.String不在类型变量E的范围内
1
2
3
4
5

注：没有指定类型边界E，可以视为E extends Object

复杂示例：E必须是实现了Comparable接口的

package demo4;

public class Test2<E extends Comparable<E>> {

    public E findMaxValue(E[] array) {
        E max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (max.compareTo(array[i]) < 0) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }


    public static void main(String[] args) {
        Test2<Integer> tx = new Test2<>();
        Integer[] arr = {1,7,5,8,9,10,2};
        System.out.println(tx.findMaxValue(arr));
    }
}

//执行结果
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

5.泛型方法

5.1 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) {
	//...
}
1
2
3

代码示例：

package demo5;

public class Test1 {
    //静态的泛型方法需要在static后用<>声明泛型类型参数
    public static<E> void swap(E[] array, int i, int j) {
        E t = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = t;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

使用示例-可以类型推导(根据实参传值来推导此时的类型)：

Integer[] a = {1,2,3};
swap(a,0,2);
Integer[] b = {11,22,33,44,55};
swap(b,1,3);
1
2
3
4

使用示例-不使用类型推导：

String[] c = {"1","^^","&&"};
Test1.<String>swap(c,0,2);
1
2