包装类和初阶泛型(详解)

绝地灬酷狼 2024-02-05 14:38 48阅读 0赞

**【本节目标】  
1. 以能阅读 java 集合源码为目标学习泛型  
2. 掌握包装类  
3. 掌握泛型**

## 1. 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。

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除了Integer和Character其余的都是首字母大写 .

### 1.2 装箱和拆箱 ###

> 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();

### 1.3 自动装箱和自动拆箱 ###

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.

> 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

下面代码为什么输出什么??为什么呢

public static void main(String[] args) {
      Integer a = 127;
      Integer b = 127;
      Integer c = 128;
      Integer d = 128;
      System.out.println(a == b);
      System.out.println(c == d);
    }
    
    输出true
    false

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low的值是-128,high是127.

数组就是-128 . . .. . . . .127. 共有256个位置

如果是在-128~127,就是在数组里面取东西.如果是范围之外,就需要在数组外取东西,所以就需要new,所以地址就不一样.

## 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 ##

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. 我们以前学过的数组，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?

代码示例:

class MyArray {
      public Object[] array = new Object[10];
     
      public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
     }
      public void setVal(int pos,Object val) {
        this.array[pos] = val;
     }
    }
    public class TestDemo {
      public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,"hello");//字符串也可以存放
        String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
        System.out.println(ret);
     }
    }

问题：以上代码实现后 发现  
1. 任何类型数据都可以存放  
2. 1号下标本身就是字符串，但是确编译报错。必须进行强制类型转换

如果每次取出都需要强制转换,就很麻烦...

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。

### 3.1 泛型语法 ###

> 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> \{  
> \}  
>   
> 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  
> \}

上面代码改写如下:

class MyArray<T> {
      public T[] array = (T[])new Object[10];//1
      public T getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
     }
      public void setVal(int pos,T val) {
        this.array[pos] = val;
     }
    }
    public class TestDemo {
      public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();//2
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,12);
        int ret = myArray.getPos(1);//3
        System.out.println(ret);
        myArray.setVal(2,"bit");//4
     }
    }

代码解释;

1. 类名后的 <T> 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

意思是:

T[] t= new T[];

这样写是错误的.**但是这样写也不好,且慢慢看文章,慢慢进行改进(按着逻辑顺序讲,方便吸收)**

3. 注释2处，类型后加入 <Integer> 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. 泛型类的应用 ##

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

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 Integer

## 5. 泛型如何 编译(重点) ##

那么，泛型到底是怎么编译的？这个问题，也是曾经的一个面试问题。泛型本质是一个非常难的语法，要理解好他  
还是需要一定的时间打磨。  
  
通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object。

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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。

提出问题：  
1、那为什么，T\[\] ts = new T\[5\]; 是不对的，编译的时候，替换为Object，不是相当于：Object\[\] ts = new Object\[5\]吗？

不行!!因为泛型是编译时期的概念,当程序运行起来到JVM的时候,就没有泛型这个概念了.  
2、类型擦除，一定是把T变成Object吗？

是的

### 5.2 为什么不能实例化泛型数组 ###

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)
    */

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。

public Objects[] ob = new Objects[10];

**这样写更好,虽然返回的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。(但是源代码也是用这样的方法,我们也这样 用就好啦.因为正确的方法很复杂,源代码不用我们也不用)**

正确的方法:

(了解即可)

class MyArray<T> {
      public T[] array;
      public MyArray() {
     }
      /**
      * 通过反射创建，指定类型的数组
      * @param clazz
      * @param capacity
      */
      public MyArray(Class<T> clazz, int capacity) {
        array = (T[])Array.newInstance(clazz, capacity);
     }
      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.class,10);
      Integer[] integers = myArray1.getArray();
    }

## 6.泛型上界 ##

###    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<E extends Number> \{  
> ...  
> \}

只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参.

> MyArray<Integer> l1; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型  
> MyArray<String> l2; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型

没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

### 7.3 复杂示例 ###

示例1:

![9ae67a7fab464f2781ba2711ae6bc3a7.png][]

> public class MyArray<E extends Comparable<E>> \{  
> ...  
> \}

E必须是实现了Comparable接口的才可以传入.

示例2:

如果是传入 自定义类,就需要自己实现接口,然后重写方法

![c1d036e2bf87463899e55d94d2d6a0b1.png][]

[fad253074813462ebf00910bcc312852.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/30/0076d92831714dbfa029624eeaaea0c2.png
[55a9a4cdc8a34c9983c7db53218f1bd1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/30/892978ababe245858a2374e72883ebe1.png
[fdf64fc8e61a4fe3be58e30224ddf018.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/30/ead959aab03d40ca9b2ed96069355249.png
[9ae67a7fab464f2781ba2711ae6bc3a7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/30/6e9de677277b4caca833520938bb181c.png
[c1d036e2bf87463899e55d94d2d6a0b1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/30/6f0f24999a15421fa3e63e558547dbc9.png