[数据结构——Java]包装类&简单认识泛型

int i = 10;
 
// 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
Integer ii = Integer.valueOf(i);
Integer ij = new Integer(i);
 
// 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 j = ii.intValue();

3.自动装箱和自动拆箱

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

java 复制代码

int i = 10;
 
Integer ii = i; // 自动装箱
Integer ij = (Integer)i; // 自动装箱
 
int j = ii; // 自动拆箱
int k = (int)ii; // 自动拆箱

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。

三.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：

我们以前学过的数组，只能存放指定类型的元素，例如：int[] array = new int[10]; String[] strs = new String[10];
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：

java 复制代码

class MyArray {
    public Object[] array = new Object[10];
    
    public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
   }
    public void setVal(int pos,Object val) {
        this.array[pos] = val;
   }
}
 
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,"hello");//字符串也可以存放
        String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
        System.out.println(ret);
   }
}

问题：以上代码实现后发现

任何类型数据都可以存放
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，我们还是希望他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。

1.语法

java 复制代码

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
}

上述代码进行改写如下：

java 复制代码

class MyArray<T> {
    public T[] array = (T[])new Object[10];//1
 
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
   }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
   }
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();//2
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,12);
        int ret = myArray.getPos(1);//3
        System.out.println(ret);
        myArray.setVal(2,"bit");//4
   }
}

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：

java 复制代码

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

意味着：

java 复制代码

T[] ts = new T[5];//是不对的
课件当中的代码：T[] array = (T[])new Object[10];是否就足够好，答案是未必的。这哥问题后面介
绍。

（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

（5）注释4处，代码编译报错，此时因为在注释2处指定类当前的类型，此时在注释4处，编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查。

四.泛型类的使用

1.语法

java 复制代码

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

2.示例

java 复制代码

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

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！

3.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

java 复制代码

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

五.裸类型(Raw Type) （了解）

1.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

java 复制代码

MyArray list = new MyArray();

注意： 我们不要自己去使用裸类型，裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制下面的类型擦除部分，我们也会讲到编译器是如何使用裸类型的。

小结：

泛型是将数据类型参数化，进行传递
使用表示当前类是一个泛型类。
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

六.泛型如何编译的

1.擦除机制

这个问题，曾经作为过面试问题。泛型本质是一个非常难的语法，要理解好他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。有关泛型擦除机制的文章截介绍：https://zhuanlan.zhihu.com/p/51452375

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？

2.为什么不能实例化泛型类型数组

代码1：

java 复制代码

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();
 
 }
 
/*
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;
 at TestDemo.main(TestDemo.java:31)
*/

原因：替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用，程序报错。

java 复制代码

public Object[] getArray() {
    return array;
}

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】

java 复制代码

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();
 
}

七.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。

1.语法

java 复制代码

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

2.示例

java 复制代码

public class MyArray<E extends Number> {
   ...
}

只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参

java 复制代码

MyArray<Integer> l1; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型
MyArray<String> l2; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型

java 复制代码

error: type argument String is not within bounds of type-variable E
       MyArrayList<String> l2;
                   ^
where E is a type-variable:
       E extends Number declared in class MyArrayList

了解：没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

3.复杂示例

java 复制代码

public class MyArray<E extends Comparable<E>> {
   ...
}

E必须是实现了Comparable接口的

八.泛型方法

1.定义语法

java 复制代码

方法限定符<类型形参列表> 返回值类型方法名称(形参列表){ ... }