【数据结构】包装类、初识泛型

明志-2024-07-25 8:29

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目录

  • [1. 包装类(类类型)](#1. 包装类(类类型))
    • [1.1 基本数据类型和对应的包装类](#1.1 基本数据类型和对应的包装类)
    • [1.2 装箱和拆箱](#1.2 装箱和拆箱)
    • [1.3 手动装箱和手动拆箱](#1.3 手动装箱和手动拆箱)
  • [2. 什么是泛型](#2. 什么是泛型)
  • [3. 引出泛型](#3. 引出泛型)
    • [3.1 语法](#3.1 语法)
    • [3.2 <>里面的占位符](#3.2 <>里面的占位符)
  • [4. 泛型类的使用](#4. 泛型类的使用)
    • [4.1 语法](#4.1 语法)
    • [4.2 示例](#4.2 示例)
    • [4.3 类型推导(Type Inference)](#4.3 类型推导(Type Inference))
  • [5 裸类型(Raw Type) （了解）](#5 裸类型(Raw Type) （了解）)
  • [6 泛型如何编译的](#6 泛型如何编译的)
    • [6.1 擦除机制](#6.1 擦除机制)
  • [7. 泛型的上界](#7. 泛型的上界)
    • [7.1 语法](#7.1 语法)
    • [7.2 示例](#7.2 示例)
    • [7.3 复杂示例](#7.3 复杂示例)
  • [8. 泛型方法](#8. 泛型方法)
    • [8.1 定义语法](#8.1 定义语法)
    • [8.2 示例](#8.2 示例)

1. 包装类(类类型)

  • 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型。

1.1 基本数据类型和对应的包装类

基本数据类型 包装类
byte Byte
short Short
int Integer
long Long
float Float
double Double
char Character
boolean Boolean

总结：除了 Integer 和 Character ， 其余基本类型的包装类都是首字母大写。
包装类好处：比如数字转为字符串...

1.2 装箱和拆箱

装箱（也叫做装包）：

把一个 基本类型 转变为 包装类型

拆箱（也叫做拆包）：

把一个 包装类型 转变为 基本类型

java 复制代码 
public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        Integer ii = a;//自动装箱

        Integer ii2 = new Integer(10);
        int b = ii2;

        System.out.println("ii = " + ii);
        System.out.println("b = " + b);

    }

通过反汇编看源码是如何实现的：

1.3 手动装箱和手动拆箱

java 复制代码 
public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        Integer ii = Integer.valueOf(a);//手动装箱

        Integer ii2 = new Integer(10);
        int b = ii2.intValue();//手动拆箱
        
        System.out.println("ii = " + ii);
        System.out.println("b = " + b);
    }

【面试题】

下列代码输出什么，为什么？

java 复制代码 
//下面就发生了一个装箱过程
public static void main(String[] args) {
        Integer ii = 100;
        Integer ii2 = 100;
        System.out.println(ii == ii2);//true

        Integer a = 200;
        Integer b = 200;
        System.out.println(a == b);//false
    }

2. 什么是泛型

只要会用就行

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。

泛型在 c++ 里面是模版

3. 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？

java 复制代码 
public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setArray(0,1);
        myArray.setArray(1,19);
        myArray.setArray(2,"mingzhi");
        String str = (String) myArray.getArray(2);
    }

对上述代码进行修改：

这样在实例化对象的时候 < > 里面可以传 类类型参数，达到通用

java 复制代码 
public static void main(String[] args) {
        MyArray<String> myArray = new MyArray();
        myArray.setArray(0,"hello");
        myArray.setArray(1,"wold");
        myArray.setArray(2,"mingzhi");
        String str = myArray.getArray(2);
        System.out.println(str);
    }

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。

3.1 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
}

注意：泛型是编译时期的机制,也意味着运行的时候没有泛型的概念-》JVM当中没有泛型的概念

建议写法：

java 复制代码 
//<T> 代表当前类 是一个泛型类
class MyArray<T> {
    //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
    //呢只有 Object[]
    //语法规定不能实例化一个泛型类型的数组
    public Object[] array = new Object[10];


    //也可以根据成员方法返回数组中某个 下标的值？
    //提供get set 方法
    public T getArray(int pos) {
        return (T) array[pos];
    }

    //首先假设都是正常情况
    //不考虑 极端情况
    public void setArray(int pos, T val) {
        array[pos] = val;
    }
}

3.2 <>里面的占位符

类名后的 < T > 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

4. 泛型类的使用

4.1 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

4.2 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！

4.3 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

5 裸类型(Raw Type) （了解）

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：

  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

6 泛型如何编译的

6.1 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，要理解好他 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。

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;
    }
}

7. 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。

7.1 语法

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

7.2 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

了解： 没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

7.3 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

擦除机制，当擦除为 Object 时，引用数据类型不能，直接通过大于等于号进行比较

java 复制代码 
//写一个泛型类，求数组当中的最大值
class Alg<T extends Comparable<T>>{
    public T findMaxVal(T[] array){
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i].compareTo(max) > 0){
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

传入的T一定实现 Comparable 接口，所以就能使用compareTo 方法

8. 泛型方法

8.1 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) { ... }

8.2 示例

java 复制代码 
public class Util {
    //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, intj) {
        E t = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = t;
    }
}
java 复制代码 
//泛型方法
class Alg2{
    public<T extends Comparable<T>> T findMaxVal(T[] array){
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i].compareTo(max) > 0){
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

也可以不实例化，把泛型方法设置为静态的泛型方法

java 复制代码 
class Alg3{
    public static <T extends Comparable<T>> T findMaxVal(T[] array){
        T max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i].compareTo(max) > 0){
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}
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