泛型的本质是参数化类型,即允许在编译时对集合进行类型检查,从而避免安全问题,提高代码的复用性
泛型的具体定义与作用
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定义: 泛型是一种在编译阶段进行类型检查的机制,它允许在类,方法,接口后通过**
<>** 来声明类型参数.这些参数在编译时会被具体的类型替换.java在运行时,会通过类型擦除机制,将泛型类型擦除,变为原始类型(如,String,Integer),具体的例子将在"泛型的使用"中演示 -
作用:
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类型安全 :通过泛型,在编译阶段可以检查到更多的类型错误,就不用再运行时抛出**
ClassCastException** -
消除强制转化:在使用了泛型之后,很多的类型转换都可以自动执行,减少了代码中的显性强制转换
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提高了代码的复用性
泛型的使用
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泛型类的使用: 在类名后添加参数声明部分(用**
<>** 包括起来),如class Box<T>public class Box<T>
{
private T value;//定义泛型值
public T getValue() {
return value;
}
public void setValue(T value) {
this.value = value;
}
public static void main(String[] args) {
Box<String> stringBox = new Box<>();//实例化String类的泛型对象
stringBox.setValue("这是一个String类型范式");
System.out.println(stringBox.getValue());
Box<Integer> integerBox = new Box<>();//实例化Integer类的泛型对象
integerBox.setValue(123);
System.out.println(integerBox.getValue());
}
} -
泛型接口的使用: 与泛型类类似,在接口定义后添加类似参数声明.如**
interface<K,V>**public interface Pair <K,V>{ //泛型接口
K getKey(); //Pair 接口定义了两个抽象方法 类型分别为 K,V
V getValue(); //K,V都是待定义的类型
}
public class SimplePair<K,V> implements Pair<K,V>{
private K key;
private V value;
//SimplePair类实现了 Pair接口 必须从写其中的抽象方法
public SimplePair(K key, V value) {
this.key = key; //SimplePair的构造函数
this.value = value;
}
@Override
public K getKey() {
return key;
}
@Override
public V getValue() {
return value;
}
public static void main(String[] args) {
//实例化 一个SimplePair对象 传入参数为 Integer,String
SimplePair<Integer, String> integerStringSimplePair = new SimplePair<Integer, String>(1,"one");
//则K就代表Integer V就代表String
System.out.println(integerStringSimplePair.getKey());
System.out.println(integerStringSimplePair.getValue());
}
} -
泛型方法: 在方法返回类型前声明类型参数，如**
public <T> void printArray(T[] inputArray)**。泛型方法可以定义在泛型类中，也可以定义在非泛型类中。public class Method {
public static <T> void printArray(T[] inputArray){ //定义了一个返回值为<T>的泛型函数
for (T element : inputArray) {
System.out.println(element);
}
}
public static void main(String[] args) {
Integer [] integers={1,2,3,4,5};
String [] strings={"abcdefg"};
printArray(integers);//调用泛型函数
printArray(strings);
}
} -
类型通配标识符: 使用**
?** 表示类型实参,表示不确定的类型(或者是待定的类型),通常用于泛型方法,泛型类,泛型接口;通常应用于当你不确定该数据类型时public static void printElements(List<?> list)//假设你要写一个打印集合元素的方法
//当你不确定该集合的类型 则可以使用通配符
{
for (Object o : list) {
System.out.println(o);
}
}
public static void main(String[] args) {
List<String> stringList=new ArrayList<>();
List<Integer> integerList=new ArrayList<>();
printElements(stringList);//可以打印String
printElements(integerList);//也可以打印Integer
} -
上限通配符: 上限通配符用于知道一个类型的上限,它允许你指定一个类型及其子类型,其使用格式为**
<?extends Type >**List<? extends Number> listOfNum=new ArrayList<Integer>();//使用Integer是合法的
//因为Number的子类包括 Integer Double 等等
listOfNum.add(null);//也是合法的null属于一切类型
在这个例子中，List<? extends Number> 表示列表可以持有**Number** 类型或其子类型（如**Integer** 、Double 等）的对象，但你不能往这个列表中添加除了**null**之外的任何元素，因为编译器不知道列表的确切类型
泛型中常见的类型参数
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T:表示任意类型,是Type的缩写,常用于泛型类,方法,接口中
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K,V :分别表示键(key)和值(value),常用于键值对中,如**
Map<K,V>** -
E :表示元素(Element),常用于集合中如**
List<E>** -
N:表示数字(Number),常用于数字类型
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S, U, V等：用于表示第二、第三、第四个泛型类型参数，这些字母在代码中的使用已成为一种约定俗成的规范
集合
java中,集合框架是一组接口和类的集合,他们提供了一种数据储存和操作的方式.java的集合框架主要包括两大接口**
Collection** 和**Map**
Collection接口
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Collection是所有单列集合的根接口,其子接口包括**List** ,Set,Queuejava.util.Collection下的接口和继承类关系简易结构图：
java.util.Map下的接口和继承类关系简易结构图:
List接口
List集合也被称为序列,其允许有重复的元素.List接口的实现类主要有**
ArrayList, LinkedList**Vector
ArrayList
底层使用数组实现,不是线程安全,查询速度块,但插入速度慢
public static void main(String[] args) {
//创建ArrayList对象
List<String> list=new ArrayList<>();
//使用add()方法向数组中添加元素
list.add("张三");
list.add("李四");
list.add("王五");
//使用get(index)方法获取数组下标为index的元素
System.out.println(list.get(0));
//list的增强for循环
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
}
LinkArray
底层使用双向链表实现,查询速度慢,但其增删速度快,使用方法与**
ArrayList**基本一致
public static void main(String[] args) {
List<String> list=new LinkedList<>(); //创建LinkedList对象
list.add("张三");//一下的使用方法与ArrayList一致
list.add("李四");
list.add("王五");
System.out.println(list.get(0));
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
Vector
底层与**
ArrayList**一致都是使用数组实现的,线程安全性高,但效率较低
public static void main(String[] args) {
List<String> list=new Vector<>();//创建Vector对象
list.add("张三");
list.add("李四");
list.add("王五");
System.out.println(list.get(0));
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
}
Set接口
其特点为无序集合,不允许有重复元素,包括主要实现类**
HashSet** ,LinkedSet和**TreeSet**
HashSet
作为较为常用的Set集合,其底层是基于哈希表实现的,这就决定了其无法添加重复的元素和无序性
HashSet之所以能保证元素的唯一性是重写了其**hashCode()** 方法和**equals()**方法,具体操作为:
-
HashSet在每次储存元素的过程都会首先查看其**
hashCode()** 值,看其哈希值是否与以存入*HashSet*的元素的哈希值一致,若不一致则直接存入集合,若一致则进行步骤2 -
如果其哈希值相同则继续调用元素的**
equals()**方法与哈希值相同的元素进行依次比较,若返回值为ture,则说明重复则不添加,反之则添加
-
无序性:
HashSet是基于哈希表实现的,因此在添加元素时,不会按照其添加的顺序排放,而是根据哈希表原理,通过hash值存放. -
遍历无需性: 当使用迭代器或者增强for循环时,HashSet的遍历也不是按照其元素插入的顺序执行的,也不是按照任何可预测的顺序执行的,而是基于哈希表的内部结构决定的,则意味着对于相同的*
HashSet** ,在不同的JVM和实现方法下其遍历顺序都是不同的*HashSet<Integer> integerHashSet = new HashSet<>(); //创建HashSet对象
integerHashSet.add(1);
integerHashSet.add(1);//使用add方法向其插入元素
integerHashSet.add(2);
integerHashSet.add(-1);
for (Integer integer : integerHashSet) {
System.out.println(integer);
} //打印结果为 -1 1 2
LinkedHashSet
作为**
HashSet** 的子类,继承了**HashSet** 的所有特性,即不允许集合中有重复元素,但与*HashSet** 不同的是**LinkedHashSet**内部维护了一个双向链表,*用于实现按元素的插入的顺序实现遍历
-
底层数据逻辑:
LinkedHashSet底层的数据结构包括一个数组和一个双向链表 (或者是红黑树),这个数组和双向链表(或者红黑树)共同构成了**LinkedHashMap** (本文将在下文讲解到),的实现基础,而*LinkedHashSet** 就是通过封装**LinkedHashMap** 来实现其功能,即底层是基于**LinkedHashMap*实现的 -
具体实现:
LinkedHashSet,在添加元素时,都会调用**LinkedHashMap** 的**put** 方法来实现**.LinkedHashMap** 的put方法首先会计算插入元素的哈希值,并根据哈希值确定元素在数组中的位置,然后,会在双向链表(或红黑树)添加一个节点,保存元素值 ,因此每次遍历***LinkedHashSet**时实际上是遍历其双向链表(红黑树)*,从而保证了遍历顺序与元素插入顺序一致LinkedHashSet<Integer> integerLinkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
//创建一个LinkedHashSet对象
integerLinkedHashSet.add(1);
integerLinkedHashSet.add(1);//添加元素
integerLinkedHashSet.add(2);
integerLinkedHashSet.add(-1);
for (Integer integer : integerLinkedHashSet) {
System.out.println(integer);
}//打印结果与插入顺序一致 1 2 -1
TreeSet
TreeSet是Set的子类,因此也保留的**Set** 接口的特性,特别的是**TreeSet**是基于红黑树实现的
- 底层数据逻辑:
TreeSet的底层实际上是基于**TreeMap** 作为底层存储实现的,TreeSet内部维护了一个**NavigableMap** (实际上就是**TreeMap**的一个实例化对象),用于存储元素,在这个映射中,键(key)就是TreeSet中的元素,而值(value)是一个固定的关系共享的Object对象,(在TreeSet中,这个Object对象被命名为PRESENT),用于表现值的存在性,不储存特点的值.
以下是TreeSet内部代码结构:
- TreeSet的排序机制:
TreeSet 元素默认是根据自然顺序或*根据指定的**Comparator进行排序 ,如果没有提供*Comparator** 则,TreeSet会按照元素自然排序;如果提供了**Comparator** 则使用**Comparator**来确定元素的顺序
public class NumComparator implements Comparator<Integer> {
//NumComparator类实现了Comparator接口
@Override//重写了compare方法
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return Integer.compare(o1,o2);
}
}
TreeSet<Integer> integerTreeSet = new TreeSet<>(new NumComparator());
//传入NumComparator对象表明该TreeSet以该方式排序元素
integerTreeSet.add(1);//添加元素
integerTreeSet.add(-1);
integerTreeSet.add(2);
for (Integer integer : integerTreeSet) {
System.out.println(integer);
}打印结果为[-1,1,2]
List与Set的常用方法
Map(字典)
Map是一种将键(key)映射到值(value)的对象,它提供了一种键值对的储存机制,*其中每个键都唯一映射到一个值,*这种结构有利于快速查找,插入和删除值
Map的存储结构:
HashMap
HashMap是基于哈希表实现的,它允许使用**null** 键和**null**值,HashMap不保证映射的顺序，即遍历Map时元素的顺序可能与插入顺序不同,HashMap底层主要维护一个数组和一个链表
- **
HashMap**的底层原理:
-
**
HashMap**底层维护了一个数组,被称为"桶",用来储存多个键值对,没有指定初始量时,数组默认长度是16 -
当插入数据时两个不同的键产生了哈希冲突,这时就会通过HashMap底层维护的链表来解决哈希冲突
HashMap<Integer, String> integerStringHashMap = new HashMap<>();//创建HashMap对象
integerStringHashMap.put(1,"one");//Map使用put添加元素
integerStringHashMap.put(-1,"-one");
integerStringHashMap.put(2,"two");
for (Map.Entry<Integer, String> entry : integerStringHashMap.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue());
}//对于Map有特殊的遍历方式,本文将会在下文解析
//输出[-1 -one,1 one,2 two]
TreeMap
TreeMap是基于红黑树实现的Map接口,基于这种数据结构让**TreeMap** 可以在log(n)时间复杂度完成**containsKey、get、put和remove**等操作.TreeMap是实现TreeSet的基础
-
有序性: 由于基于红黑树实现储存,则保证了TreeMap是有序的,这种有序可以是自然顺序(即插入顺序),或者可以根据指定**
Comparator**实现TreeMap<Integer, String> integerStringHashMap = new TreeMap<>();//创建TreeMap对象
integerStringHashMap.put(1,"one");//Map使用put添加元素
integerStringHashMap.put(-1,"-one");
integerStringHashMap.put(2,"two");
for (Map.Entry<Integer, String> entry : integerStringHashMap.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue());
}//对于Map有特殊的遍历方式,本文将会在下文解析
//输出[-1 -one,1 one,2 two]
HashTable
HashTable底层原理与**HashMap** 十分相似,但与**HashMap** 相比HashTable的**put,get,remove** 加上了同步块,和使用了**this**锁,则使得HashTable线程是安全的,但性能较低
-
键和值的约束: HashTable是不允许使用null作为键和值的,否则会报出**
NullPointerException** 异常HashMap<Integer, String> integerStringHashMap = new HashMap<>();//创建HashMap对象 integerStringHashMap.put(1,"one");//Map使用put添加元素 integerStringHashMap.put(-1,"-one"); integerStringHashMap.put(2,"two"); for (Map.Entry<Integer, String> entry : integerStringHashMap.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue()); }//对于Map有特殊的遍历方式,本文将会在下文解析 //输出[-1 -one,1 one,2 two]
LinkedHashMap
LinkedHashMap继承了**HashMap** ,Linked的内部维护了一个双向链表用于保证元素的顺序
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LinkedHashMap内部结构:其内部结合了*哈希表和双向链表两种数据结构,*哈希表用于快速检索元素,双向链表用于维护元素的顺序 -
插入和访问 ：当元素被插入**
LinkedHashMap** 时，会在链表的尾部添加一个新的节点。如果设置了按访问顺序排列（通过构造函数或**setAccessOrder**方法），则每次访问元素时，会将该节点移动到链表的尾部，以保持访问顺序LinkedHashMap<Integer, String> integerStringHashMap = new LinkedHashMap<>();//创建LinkedHashMap对象 integerStringHashMap.put(1,"one");//Map使用put添加元素 integerStringHashMap.put(-1,"-one"); integerStringHashMap.put(2,"two"); for (Map.Entry<Integer, String> entry : integerStringHashMap.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue()); }//对于Map有特殊的遍历方式,本文将会在下文解析 //输出[1 one,-1 -one,2 two]
Map的遍历方式
由于Map数据结构的特性,(使用键值对),因此必须指定要遍历的条件,例如按键或按值遍历等等
- 使用entrySet()和增强for循环:
通过**entrySet()** 方法，Map可以被转换为一个包含Map.Entry对象的Set集合，其中每个Map.Entry对象都代表Map中的一个键值对。然后，可以使用增强for循环来遍历这个Set集合
LinkedHashMap<Integer, String> integerStringHashMap = new LinkedHashMap<>();//创建LinkedHashMap对象
for (Map.Entry<Integer, String> entry : integerStringHashMap.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue());
}
- 使用KeySet()和增强for循环:
如果只对Map的键感兴趣，可以使用**keySet()** 方法获取一个包含Map中所有键的Set集合，然后遍历这个集合。如果需要获取对应的值，可以通过键来从Map中获取。
LinkedHashMap<Integer, String> integerStringHashMap = new LinkedHashMap<>();
for (Integer integer : integerStringHashMap.keySet()) {//其中integer表示Map的键值
//通过Map方法的get(key)方法返回的是通过key映射的value
System.out.println(integer+integerStringHashMap.get(integer));
}
- 使用values()和增强for循环:
与**KeySet()** 方法同理,如果只对Map的值感兴趣，可以使用**values()** 方法获取一个包含Map中所有值的Collection集合，然后遍历这个集合。但请注意，这种方式无法直接获取到对应的键。只能获取其value值
LinkedHashMap<Integer, String> integerStringHashMap = new LinkedHashMap<>();//创建LinkedHashMap对象
for (String value : integerStringHashMap.values()) {
System.out.println(value);
}
- 使用entrySet()和Iterator迭代器
使用 entrySet() 方法结合 Iterator 迭代器来遍历 Map 中的键值对是一种常见的做法 ,尤其当需要同时访问键和值时,整体是通过while循环实现的
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在使用前必须使用**
interator()** 方法构建一个**interator** 对象,并且需要通过Iterator的hasNext()方法检查是否还有下一个元素。 -
使用
Iterator的next()方法获取下一个Map.Entry对象,从Map.Entry对象中使用getKey()和getValue()方法分别获取键和值。LinkedHashMap<Integer, String> integerStringHashMap = new LinkedHashMap<>(); Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator = integerStringHashMap.entrySet().iterator(); //使用interator()创建一个intertor对象这步其实为联合方法可以分为一下两步 while (iterator.hasNext()) { Map.Entry<Integer, String> entry = iterator.next(); //每次通过next()方法获取entries的下一个实体 储存再entry中 Integer key=entry.getKey();//使用迭代器的getKey()方法可以获取键 String value=entry.getValue();//getValue()方法可以获取值 System.out.println(key+value); }
Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator =integerStringHashMap.entrySet().iterator();//使用interator()创建一个intertor对象这步其实为联合方法可以分为一下两步
- 先使用**
entrySet()**方法创建一个Set集合:
Set<Map.Entry<Integer, String>> entries = integerStringHashMap.entrySet();
其中**Map.Entry<>**表示Map中的一个实体
- 再使用**
interator()** 构造一个**interator**对象
Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator = entries. Iterator();
文章转载自： ihave2carryon