【数据结构】(3)包装类和泛型

一、包装类

1、什么是包装类

将基础类型包装成的类 就是包装类。由于基础类型不是继承 Object 类的类，所以在泛型不能直接支持基础类型 ，为了解决这个问题，就需要把基础类型转换为对应的包装类。

|---------|-----------|
| 基础类型 | 包装类 |
| byte | Byte |
| short | Short |
| int | Integer |
| long | Long |
| float | Float |
| double | Double |
| char | Character |
| boolean | Boolean |
[基础类型对应的包装类]

2、装箱和拆箱

装箱：基础类型转换为包装类。

拆箱：包装类转换为基础类型。

以下为过时的写法：

3、自动装箱和拆箱

我们现在用的都是自动装箱、拆箱，第一种方式是最好的。

用 javap -v 命令反汇编字节码文件，可以看到编译器会自动添加 valueOf （装箱）和 intValue（拆箱）方法。

4、包装类的常量缓冲池

同是比较有相同内容的对象的地址，结果却不同：

这是因为 Integer 有一个常量池机制，当加载 Integer 类时，就会自动把 -128 ~ 127 范围的对象 （常用的数值）放到常量池中：

因此，i8、i9 引用都是存放的常量池中 127 对象的地址，而 i10、i11 引用分别存放不同的堆中新创建的对象的地址：

注：128 并没有超过 Integer 的取值范围，它的范围大概是 -21亿 ~ 21 亿。

|-----------|--------------|
| 包装类 | 缓冲值范围 |
| Byte | -128 ~ 127 |
| Short | -128 ~ 127 |
| Integer | -128 ~ 127 |
| Long | -128 ~ 127 |
| Float | 无 |
| Double | 无 |
| Character | 0 ~ 127 |
| Boolean | true 和 false |
[包装类的缓冲值范围]

二、泛型

1、什么是泛型

一般的类和方法只能固定接收、返回一种类型的数据，但有时我们希望接收、返回很多种类型的数据。比如写一个加法器，里面的数据可以是整型、浮点型，如果使用方法重载，方法里的步骤相同，只是数据类型不同，造成代码的冗余。使用泛型可以解决这个问题，相当于将数据类型参数化，可以给同一个类或方法灵活地指定任意类型。

2、使用 Object 类

如果我们需要实现一个数组类，这个类中的数组成员可以存放任意类型的元素 ，并且有 set、get 指定位置的元素的方法。可以使用 Object 类，因为它是任意类的父亲，通过任意类型向上转型为 Object 类实现：

但是这种方法有个缺点，一是获取值时需要手动强制类型转换；二是无法确定一种类型，即让类或方法在使用时持有一种类型，而不是同时拥有任意类型。而泛型，不需要手动强制类型转换 ，并且在创建对象时 就将某一种类型作为参数传入，指定其类型 ，编译器 对其进行**类型检查。**既能让类指定不同的类型，又能给对象指定一种类型。

3、泛型的使用

将上面的类改写成泛型：

<T> 表示该类为泛型类，类型形参常用的名称有：

MyArray 中仍用 Object[] 类型创建对象 ，因为T 只是泛型类的标志，它并没有实际的构造函数。

在定义引用时，已确定为 String 类，因此 new 对象时可根据上下文推导类型 ，省略为 <>。
优点：编译器自动进行类型转换、类型检查；一份代码支持多种类型。

4、裸类型

泛型参数不指定，默认 T 为 Object，它只是为了兼容老版本，不建议使用：

我们学习泛型，重点不在定义泛型类，而在泛型类的实例化，后续使用 java 中的集合类时 ，会经常用到泛型的实例化。

5、如何编译泛型------擦除机制

编译器先将泛型类型擦除 ，再替换为 Object 或边界类型 。set 中把指定类型转为 Object （向上转型 ），get 中强制转换 Object 为指定类型（针对泛型类）。

最后针对子类重写泛型父类的方法，避免没有真正覆盖父类方法，编译器会自动生成桥接方法。

擦除前：

java 复制代码

public class Node<T> {
    T data;
    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }
}
public class StringNode extends Node<String> {
    @Override
    public void setData(String data) {
        super.setData(data);
    }
}

擦除后：

java 复制代码

public class Node {
    Object data;
    public void setData(Object data) {
        this.data = data;
    }
}

public class StringNode extends Node {
    // 形参中，子类的 String 与父类替换后的 Object 不一致
    // 未成功覆盖
    @Override
    public void setData(String data) { 
        super.setData(data);
    }
}

自动生成桥接方法：

java 复制代码

public class StringNode extends Node {
    // 子类与父类的方法签名一致
    @Override
    public void setData(Object data) {
        setData((String) data);
    }
}

6、泛型上界

对泛型的类型范围的上界进行约束：

在实现计算器时，使用泛型上界，可以限制类型为数字。若没有 extends，默认为 extends Object。

7、泛型方法

将泛型写到方法名后，返回值类型前，让返回值类型、参数列表都能使用该泛型：

泛型方法的使用，类型推导见上文 "泛型的使用" ：

8、通配符

使泛型类引用能接收所有类型的泛型类对象：

三、总结

泛型的重点在泛型类对象怎么实例化，为后续集合类的使用做铺垫。而怎么定义泛型类、怎么定义泛型方法、擦除机制、泛型上界、通配符等相比较下就不那么重要了。