数据结构(Java)—— 认识泛型

**1.**包装类

在学习泛型前我们需要先了解一下包装类
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 |

1.2 装箱和拆箱

装箱 是把基本类型变成包装类型,拆箱就是把包装类型变成基本类型。

代码示例如下:

java 复制代码
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()

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。
代码示例如下:

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

注意

  1. 在Integer这个包装类型中,取得值如果在-128~127 之间可直接进行比较,超过这个范围后Integer 会new 一个数值,这时就进行不了比较。
  1. 除了 Integer 和 Character, 其余基本类型的包装类都是首字母大写。

2.泛型

2.1 概念

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。

2.2 语法

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

举例说明: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
class MyArray<T> {//1. 类名后的 <T> 代表占位符,表示当前类是一个泛型类
    public T[] array = (T[])new Object[10];//2.不能new泛型类型的数组
    public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}
public class test{
        public static void main(String[] args) {
            MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();//3.类型后加入 <Integer> 指定当前类型
            myArray.setVal(0,10);
            myArray.setVal(1,12);
            int ret = myArray.getPos(1);//4.不需要进行强制类型转换
            System.out.println(ret);
           // myArray.setVal(2,"bit");//5.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
    }
}

运行结果如下:


注意:
1. 泛型只能接受类,所有的基本数据类型必须使用包装类!
2. 【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

2.3 类型推导

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,例如:

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

3. 裸类型

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 ();
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
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

4. 编译------擦除机制

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。
注意:

  1. 不能实例化泛型类型数组,虽然 Object 是所有类的父类,在编译的过程当中T替换为Object,但是Object[] 不是 所有数组的父类。

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

2.Java 中的类型擦除并不总是把类参数 T 替换成Object,而是根据泛型边界和通配符的使用情况将其替换成相应的类或接口。这种机制使得Java的泛型在编译时提供类型安全,同时在运行时保持与Java 1.5之前的版本兼容。

**5.**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。

5.1****语法

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

5.2 示例

示例一:代码如下:

java 复制代码
class MyArray<E extends Number> {
     
}
public class test {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray1 ;
       // MyArray<String> myArray2;

    }
}

运行结果如下:

示例二:定义一个泛型类 ,找到数组中的最大值

代码如下:

java 复制代码
class Alg<T extends Comparable<T>>{
        public T findMax(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;
        }
}
public class test {
    public static void main(String[] args) {
        Alg<Integer> alg= new Alg<>();
        Integer[] arr = {1,2,3,4,5,6,7};
        System.out.println(alg.findMax(arr));
    }
}

运行结果如下:

6. 泛型方法

6.1 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) { ... }

6.2 示例

示例一:

代码如下:

java 复制代码
//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;
}

示例二:使用类型推导

示例三:不使用类型推导

本文是作者学习后的总结,如果有什么不恰当的地方,欢迎大佬指正!!!

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