【数据结构Java版】 初识泛型和包装类

目录

1.包装类

1.1基本数据类型以及它们所对应的包装类

1.2装箱和拆箱

1.3自动装箱和自动拆箱

2.什么是泛型

3.引出泛型

4.泛型类的使用

4.1语法

  4.2示例

4.3类型推导

5.泛型是如何编译的

5.1擦除机制

5.2正确的写法

6.泛型的上届

6.1语法

 6.2示例               

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1.包装类

在Java中，由于基本数据类型并不是继承于Object，为了在泛型代码中可以支持基本类型，Java给每个基本数据类型都对应了一个包装类。

1.1基本数据类型以及它们所对应的包装类

注：除了int类型和char类型的包装类是Integer和Character，其它所有的基本数据类型对应的包装类都是它的首字母大写。

1.2装箱和拆箱

 public static void main(String[] args) {
        int a=199;
        //装箱操作，新建一个Integer对象，将a的值存入对象的某个属性中
        Integer integer1=Integer.valueOf(a);
        Integer  integer2=new Integer(a);
        //拆箱操作 将Ingeter中的值取出，存放进一个基本数据类型中
        int b=integer1.intValue();
        //比较两个包装类大小的时候，建议使用equals方法，而不是==
        System.out.println(integer2.equals(integer1));
        //无论是打印包装类类型的值 还是基本类型的值 结果都是一样的
        System.out.println(integer1);
        System.out.println(b);
    }

1.3自动装箱和自动拆箱

  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。

        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
   

 

2.什么是泛型

   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。

3.引出泛型

   假设我们要实现一个类，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。

  在我们以前学过的数组中，一种数组只能存放同一种的元素。例如 int[] array=new int[10];

  我们知道，所有类的父类都是Object类，那么我们可不可以定义一个Object类的数组呢？

让我们来试试看：

可以看到当我们存储不同的数据类型到我们的Object数组中的时候是可以的，但是当我们把它的值给String的时候，编译会报错，此时我们就只能进行强制类型转换，把它转换成String类型，才行。

   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。

public class MyArray {
   // Object[] objects=new Object[10];
    E[] array= (E[]) new Object[10];//1
    public E getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,E val) {
        this.array[pos] = val;
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray=new MyArray<>();//2
        myArray.setVal(0,1);
        myArray.setVal(1,10);
        int a=myArray.getPos(0);//3
        System.out.println(a);
        myArray.setVal(2,"hello");//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：
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

E[] ts = new E[5];//是不对的

    但是这样来写并不是足够好，答案是未必的。这个问题我们一会来给大家介绍。

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。

4.泛型类的使用

4.1语法

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

MyArray list = new MyArray();
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

当编译器可以根据上下文推导出类型实参的时候，可以忽略类型实参的填写

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

 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

5.泛型是如何编译的

5.1擦除机制

  那么，泛型到底是如何编译的呢？这个问题也是一个面试问题，泛型本质是一个很抽象的语法，要理解好它还是得需要一定的时间打磨。

  首先，我们要明白一件事，那就是泛型是一种编译的时候的机制，它在编译的时候会做两件事，第一件事是类型检查，检查我们存入的数据是否是我们在一开始所指定的类型，第二件事就是类型转换。

  在编译了以后，程序运行在jvm中了。我们要知道的是在jvm中是没有泛型的概念的。也就是说，泛型是一个编译机制，在编译完成以后，它仍然是一个Object。 

在编译的过程中，将所有的T都替换成Object的这种机制，我们称之为擦除机制。

5.2正确的写法

Java的泛型机制是在编译级别实现的，编译生成的字节码在运行期间并不会包含泛型的类型信息。
既然是这样，那么我们可不可以这样来定义一个泛型数组呢？

E[] array=new E[10];

它是否就等价于 Object[] array=new Object[10];

答案是不能，如果这样写的话，编译器会报错。 

我们来看看Java官方是如何来描述泛型的，打开ArraysList方法的源码看看

可以看到，在定义这些数组的时候，使用的是Object类型的数组，当我们使用的时候，我们来看看它的get方法                                                                                                                                                                                 

           

可以看到，定义的时候是Object类型的数组，但是在使用的时候，会强制类型转换为E类型。

6.泛型的上届

  在定义泛型类的时候，有时需要对传入的类型变量有一定的约束，可以通过类型边界来约束

6.1语法

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

 6.2示例               

public class MyArray {
...
}

 只接受number的子类作为E的实例对象:

   

可以看到，当使用Integer类型的时候，是可以的。但是如果使用String类型就不行了。                                                                                             

注意：没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object