Java集合框架(包装类、泛型)

前言:

        本篇文章我们来讲解Java中的集合框架,就相当于车轮子。Java是面向对象的语言,所以相对于C语言有自身优势,就比如现成的数据结构(比如栈,队列,堆等)。Java的集合框架大家也不用想的很难,其实也就是这些内容。

        在了解集合框架之前,还需要一些预备知识,比如泛型(当然本篇文章是基础泛型讲解,对于初学者绝对够用),包装类等。

集合框架:

        Java集合框架Java Collection Framework,又称容器container,是定义在java.util包下的一组几口interfaces和其实现类classes。

        这张图说明了Java中类与类,类与接口之间的关系。这只是部分重要常见的类。

        我们可以看出,都是通过接口和类来使用的, 重要的有4个接口:List、Queue、Set、Map。其他类都是实现了这个接口。

        这里我们都来粗略的了解一下都是些什么:Stack是栈,ArrayList底层是动态链表(顺序表),LinkedList底层是双向链表(队列),PriorityQueue底层是优先队列,TreeSet、TreeMap底层是红黑树,HashSet、HashMap底层是哈希表(数组+链表+红黑树)。

        Set是集合,是一个接口。

包装类:

        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。

        几乎所有类型对应的包装类都是首字母大写就是其包装类,有两个例外:int对应包装类为Integer;char对应包装类为Character。

拆箱和装箱: 

        装箱和拆箱也叫装包和拆包。

public static void main(String[] args) {Integer a = 10;//装包int i = 99;Integer b = i;//也叫装包//基本类型转换为 包装类型System.out.println(a);System.out.println(b);
}

        我们执行完以后打开out目录并输入cmd,使用编辑模式观察。

        此时我们就进入源码来观察。 点击Integer,并搜索valueOf。

        装箱也分为自动装箱和显示装箱。 

public static void main(String[] args) {Integer a = 10;//装包  自动装箱int i = 99;Integer b = i;//也叫装包//基本类型转换为 包装类型System.out.println(a);System.out.println(b);Integer aa = Integer.valueOf(10);//显示装箱
}

        我们再来举个例子: 

public static void main(String[] args) {Integer a= 10;//装箱int i = a;    //拆箱System.out.println(i);int aa = a.intValue();//显示拆箱
}

        此时我们再观察以下代码: 

public static void main(String[] args) {Integer a = 100;Integer b = 100;System.out.println(a == b);Integer a1 = 200;Integer b1 = 200;System.out.println(a1 == b1);
}

        两个都是包装类型,那么你肯定感觉结果都是为:true。

        但是并不是,我们执行发现结果如下:

        这个结果很奇怪,我们只能进入源码观察。发现是low <= i <= high,所以我们要观察这两个值。

        

        所以high是127,low是-128。所以当我们的 i 在{-128,127}是不会新建对象的,而不在这个范围就会新建,而且直接比较对象是比较地址的,新建的话就会产生新的地址,从而不相等。

泛型: 

        泛型是一种语法。学过C语言的应该都知道(希望都学过,原谅作者但不影响阅读),我们可以定义数组,但是数组一定要明确里面存放的是什么类型的数据。比如我们创建一个栈(其实也就是数组),但是我们每次都要实现一个栈,必须明确这个栈里面存放的是什么类型的数据,这就很麻烦,于是Java中就引入了泛型的定义。

        这里,请允许我举一个例子:比如此时我们引出一个类,类中包含一个数组成员,是的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。

class MyArray {public Object[] array = new Object[10];public void setValue(int pos, Object val) {array[pos] = val;}public Object getValue(int pos) {return array[pos];}
}public class Test2 {public static void main(String[] args) {MyArray myArray = new MyArray();//此时就可以存放任何数据类型了myArray.setValue(0,10);myArray.setValue(1,"hello");String str = (String)myArray.getValue(1);//此时我们知道下标 1 放的是 String 类型}
}

        你可以把这个理解为泛型的雏形,因为你确实可以这样写,但是我们一眼就可以发现问题:这个弊端很大,我们要知道每一个下标放的是什么,但是自己写的自己知道,给别人就会迷糊。

        所以我们引入了泛型,使用<>来指定存放的什么类型。比如:

         此时我们还是要借助Object类:

//<T> 当前类 是一个泛型类 它只是一个占位符
class MyArray<T> {//public T[] array = new T[10];public Object[] array = new Object[10];public void setValue(int pos, T val) {array[pos] = val;}public T getValue(int pos) {return (T)array[pos];}
}public class Test2 {public static void main(String[] args) {MyArray<Integer> myArray = new MyArray<Integer>();myArray.setValue(0,10);myArray.setValue(1,20);int a = myArray.getValue(1);//不用进行强制类型转换System.out.println(a);MyArray<String> myArray1 = new MyArray<String >();myArray1.setValue(0,"abcd");myArray1.setValue(1,"efg");String ret = myArray1.getValue(1);System.out.println(ret);}
}

        我们就知道该使用Object时还是要使用,但是泛型还是方便了我们的使用,防止我们出错。此时我们也就明白了包装类的意义,因为我们不能直接传入整形。

MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();//此时就可以省略后面的泛型
myArray.setValue(0,10);
myArray.setValue(1,20);
int a = myArray.getValue(1);//不用进行强制类型转换
System.out.println(a);

        我们不能new泛型的对象(new T)。在编译时期泛型是存在的,当程序运行起来到JVM后,就没有泛型的概念了。

        泛型在编译的时候如何编译?使用过擦除机制,擦除成了Object。Java中不允许直接返回泛型数组。

泛型注意事项: 

class MyArray <T> {public T[] ts1 = new T[2];//这样写不被允许public T[] ts2 = (T[]) new Object[2];
}

 

        当返回的是一个泛型的数组时,还是需要借助Object类来完成。 

        尖括号里面必须放引用类型。

<T extends Number>:

//T 一定是 Number 的子类
class TestGeneric<T extends Number> {}public class Test {public static void main(String[] args) {TestGeneric<Number> testGeneric1 = new TestGeneric<>();TestGeneric<Integer> testGeneric2 = new TestGeneric<>();TestGeneric<Double> testGeneric3 = new TestGeneric<>();TestGeneric<String> testGeneric4 = new TestGeneric<>();}
}

        泛型的上界, 泛型是没有下界的。

练习题:

        写一个泛型类,求一个数组中的最大值。T一定是引用类型,最终被擦除为了Object类型。而Object类型没有实现Comparable接口。

class Alg<T> {public T findMaxValue(T[] array) {T max = array[0];for (int i = 1; i < array.length; i++) {if (max < array[i]) {max = array[i];}}return max;}
}

        报错是因为我们没有指定一个类型作比较。 T类型一定是可以比较的,问题是怎么能够约束这个T一定是可以比较大小的?

class Alg<T extends Comparable<T>>

        这句不是说T继承Comparable,而是说将来指定传入的类一定实现了Comparable接口。

class Alg<T extends Comparable<T>> {public T findMaxValue(T[] array) {T max = array[0];for (int i = 1; i < array.length; i++) {if (max.compareTo(array[i]) < 0) {max = array[i];}}return max;}
}public class Test {public static void main(String[] args) {Alg<Integer> alg = new Alg<>();Integer[] integers = {1, 2, 3, 4, 5, 6};Integer ret = alg.findMaxValue(integers);System.out.println(ret);}
}

        包装类Integer实现了这个接口,所以我们可以传入整形数组。 传入数组是因为使用泛型本身就是要使用引用类型。

泛型方法:

class Alg2 {public <T extends Comparable<T>> T findMaxValue(T[] array) {T max = array[0];for (int i = 1; i < array.length; i++) {if (max.compareTo(array[i]) < 0) {max = array[i];}}return max;}
}public class Test {public static void main(String[] args) {Alg2 alg2 = new Alg2();Integer[] integers = {1, 2, 3, 4, 5, 6};Integer ret = alg2.findMaxValue(integers);System.out.println(ret);//6}
}

         此时发生了类型推导,根据实参传值,来推导此时的类型。也可以写上去:

Integer ret = alg2.<Integer>findMaxValue(integers);

总结:

        本篇作者其实有些敷衍,并没有考虑到小白,可以说这是一篇笔记,但是相信对于一些人还是有帮助的,也希望各位体谅。

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