• 【JAVA数据结构系列】12_泛型

    文章目录

    一、泛型

    1、定义

    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。

    2、引入

    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？

    思路：

    1. 数组，只能存放指定类型的元素，例如： int[] array = new int[10]; String[] strs = new String[10];
    2. 所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object?
    class MyArray2<T>{
    public T[] array=(T[])new Object[10];
    public T getPos(int pos){
        return array[pos];
    }
    public void setVal(int pos, T val){
        this.array[pos]=val;
    }
}
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        //1、<>里面指定了类型，说明此时这个类里面只能放这个数据类型的数据
        MyArray2<String> myArray2=new MyArray2<String>();
        myArray2.setVal(0,"abc");
        myArray2.setVal(1,"hello");

    }
}

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    • 1、<>里面指定了类型，说明此时这个类里面只能放这个数据类型的数据。
      编译器会根据尖括号里面指定的类型来检查放入的数据是否一样。

    3、语法

    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> {
}

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    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
}

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    1. 类名后的 代表占位符，表示当前类是一个泛型类。
      【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. 不能new泛型类型的数组。要使用： T[] array = (T[])new Object[10];

    T[] ts = new T[5];//是不对的

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    1. 类型后加入 指定当前类型。不能是int，必须是Integer，即引用类型。
      在这里插入图片描述

    2. 当指定类型之后，编译期会根据你指定的类型参数来进行类型的检查。

    3. 当取元素的时候，不需要进行强制类型转换了。

    4. java当中不能new泛型类型的数组。
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

    4、泛型类的使用

    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

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    2、示例：

    MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();

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    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！

    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。

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

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    5、泛型如何编译的？

    安装如下插件：
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    在这里插入图片描述

    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。
    有关泛型擦除机制的文章截介绍： 这里》》

    • 擦除机制是编译时期的一种机制，运行期间没有泛型这个概念。
    • 泛型的两个意义：一是在存元素的时候检查元素的类型，二是在取元素的时候不需要进行强制类型转换。

    6、不能实例化泛型类型数组原因

    T[] ts = new T[5]; 报错原因

    class MyArray<T> {
	public T[] array = (T[])new Object[10];
	
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;
	}
}

public static void main(String[] args) {
	MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>();
	Integer[] strings = myArray1.getArray();
}

/*
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer; at TestDemo.main(TestDemo.java:31)
*/

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

    数组和泛型之间的一个重要区别是它们如何强制执行类型检查。 具体来说，数组在运行时存储和检查类型信息。然而，泛型在编译时检查类型错误。

    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Intefer类型的数组，编译器认为是不安全的。

    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。

    • 泛型只有上界没有下界。
    class 泛型类名称<类型形参 extends 类型边界> {
...
}

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    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    8、泛型比较

    写一个泛型类，找出数组当中的最大值：

    • 由于T的类型不知，因此要用Comparable接口
    class Alg<T extends Comparable<T>>{
    public T findMaVal(T[] array){
        T max=array[0];
        for(int i=0;i< array.length;i++){
            if(array[i].compareTo(max)>0){
                max=array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

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    9、静态的泛型方法

    class Alg2{
    public static<T extends Comparable<T>> T findMaxVal(T[] array){
        T maxVal=array[0];
        for(int i=1;i< array.length;i++){
            if(array[i].compareTo(maxVal)>0){
                maxVal=array[i];
            }
        }
        return maxVal;
    }
}
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] array={78,99,5,6,10};
        int val=Alg2.findMaxVal(array);
        System.out.println(val);
    }
}

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    二、通配符

    ? 用于在泛型的使用，即为通配符。通配符可以接受任意类型。

    1、通配符解决什么问题

    通配符是用来解决泛型无法协变的问题的，协变指的就是如果Student是Person的子类，那么List也应该是List的子类。但是泛型是不支持这样的父子类关系的。（因为尖括号里面的东西不参与类型的组成）

    泛型 T 是确定的类型，一旦你传了我就定下来了，而通配符则更为灵活或者说是不确定，更多的是用于扩充参数的范围。

    • 泛型只有上界没有下界。
    • 通配符既有上界也有下界。
    class Message<T>{
    private T message;
    public T getMessage(){
        return message;
    }
    public void setMessage(T message){
        this.message=message;
    }
}
public class Test02 {
    public static void main(String[] args) {
        Message<String> message = new Message() ;
        message.setMessage("欢迎");
        fun(message);

        Message<Integer> message1=new Message<>();
        message1.setMessage(10);
        fun(message1);
    }
    public static void fun(Message<?> temp){
        //形参使用通配符，则无法实参传递的是什么类型，都可以匹配上
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
}

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    以上程序会带来新的问题，如果现在泛型的类型设置的不是String，而是Integer，则报错：

    public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message<Integer> message = new Message() ;
        message.setMessage(99);
        fun(message); // 出现错误 ，只能接收String
    }
    public static void fun(Message<String> temp){
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
}

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    我们需要的解决方案：可以接收所有的泛型类型，但是又不能够让用户随意修改。这种情况就需要使用通配符"?"来处理。

    范例：使用通配符：

    public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Message<Integer> message = new Message() ;
        message.setMessage(55);
        fun(message);
    }
    // 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型 ，但是由于不确定类型 ，所以无法修改
    public static void fun(Message<?> temp){
//temp.setMessage(100); 无法修改！
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
}

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    2、通配符的上界

    在"?"的基础上又产生了两个子通配符：

    ? extends 类：设置泛型上限。
    ？ super 类：设置泛型下限。

    以水果为例子：

    在这里插入图片描述

    class Food {

}
class Fruit extends Food {

}
class Apple extends Fruit {

}
class Banana extends Fruit {

}
class Message<T> { // 设置泛型上限
    private T message ;

    public T getMessage() {
        return message;
    }

    public void setMessage(T message) {
        this.message = message;
    }

}

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        Message<Apple> message = new Message<>() ;
        message.setMessage(new Apple());
        fun(message);

        Message<Banana> message2 = new Message<>() ;
        message2.setMessage(new Banana());
        fun(message2);

    }
    // 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型 ，但是由于不确定类型 ，所以无法修改
    //这里只要是fruit或者fruit的子类即可
    public static void fun(Message<? extends Fruit> temp){
	//temp.setMessage(new Banana()); //报错，仍然无法修改！
	//temp.setMessage(new Apple()); //报错，仍然无法修改！
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
}

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    此时无法在fun函数中对temp进行添加元素，因为temp接收的是Fruit和他的子类，此时存储的元素应该是哪个子 类无法确定。所以添加会报错！但是可以获取元素。

    通配符的上界，不能进行写入数据，只能进行读取数据。

    3、通配符的下界

    ? extends 类：设置泛型上限。
    ？ super 类：设置泛型下限。

    语法：

    <? super 下界>
<? super Integer>//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型

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    在这里插入图片描述
    传入的参数是fruit或者fruit的父类类型：

    public class Test04 {
    public static void main(String[] args) {
        Message<Fruit> message = new Message<>() ;
        message.setMessage(new Fruit());
        fun(message);

        Message<Food> message2 = new Message<>() ;
        message2.setMessage(new Food());
        fun(message2);
    }
    //temp 接收Fruit及其子类的一个Message
    public static void fun(Message<? super Fruit> temp){
// 此时可以修改！   ！添加的是Fruit 或者Fruit的子类
        temp.setMessage(new Apple());//这个是Fruit的子类
        temp.setMessage(new Fruit());//这个是Fruit的本身
//Fruit fruit = temp.getMessage(); 不能接收 ，这里无法确定是哪个父类
        System.out.println(temp.getMessage());//只能直接输出
    }
}

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    三、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。

    基本数据类型包装类
    byteByte
    shortShort
    intInteger
    longLong
    floatFloat
    doubleDouble
    charCharacter
    booleanBoolean

    包装类都是首字母大写。

    1、装箱和拆箱

    装箱：

        public static void main(String[] args) {
        int a=10;
        Integer integer=a;//自动装箱-》底层调用的还是Integer.valueOf
        Integer integer1=new Integer(a);//显示装箱
        Integer integer2=Integer.valueOf(a);//显示装箱
    }

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    拆箱：

        public static void main(String[] args) {
        int a=10;
        Integer integer=a;
        int val=integer;//自动拆箱
        System.out.println(val);
        
        int val2=integer.intValue();//显示拆箱
        System.out.println(val2);
        
        double val3=integer.doubleValue();//显示拆箱
        System.out.println(val3);
    }

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    【面试题】
    下列代码输出什么，为什么？

        public static void main(String[] args) {
        Integer a = 127;
        Integer b = 127;

        Integer c = 128;
        Integer d = 128;

        System.out.println(a == b);//true
        System.out.println(c == d);//false
    }

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