【数据结构】包装类、初识泛型

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目录

  • 1. 包装类(类类型)
    • 1.1 基本数据类型和对应的包装类
    • 1.2 装箱和拆箱
    • 1.3 手动装箱和手动拆箱
  • 2. 什么是泛型
  • 3. 引出泛型
    • 3.1 语法
    • 3.2 <>里面的占位符
  • 4. 泛型类的使用
    • 4.1 语法
    • 4.2 示例
    • 4.3 类型推导(Type Inference)
  • 5 裸类型(Raw Type) (了解)
  • 6 泛型如何编译的
    • 6.1 擦除机制
  • 7. 泛型的上界
    • 7.1 语法
    • 7.2 示例
    • 7.3 复杂示例
  • 8. 泛型方法
    • 8.1 定义语法
    • 8.2 示例

1. 包装类(类类型)

  • 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

1.1 基本数据类型和对应的包装类

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

总结:除了 IntegerCharacter , 其余基本类型的包装类都是首字母大写

包装类好处:比如数字转为字符串…

1.2 装箱和拆箱

装箱(也叫做装包):
把一个 基本类型 转变为 包装类型
拆箱(也叫做拆包):
把一个 包装类型 转变为 基本类型

public static void main(String[] args) {int a = 10;Integer ii = a;//自动装箱Integer ii2 = new Integer(10);int b = ii2;System.out.println("ii = " + ii);System.out.println("b = " + b);}

通过反汇编看源码是如何实现的:
在这里插入图片描述

1.3 手动装箱和手动拆箱

public static void main(String[] args) {int a = 10;Integer ii = Integer.valueOf(a);//手动装箱Integer ii2 = new Integer(10);int b = ii2.intValue();//手动拆箱System.out.println("ii = " + ii);System.out.println("b = " + b);}

【面试题】
下列代码输出什么,为什么?

//下面就发生了一个装箱过程
public static void main(String[] args) {Integer ii = 100;Integer ii2 = 100;System.out.println(ii == ii2);//trueInteger a = 200;Integer b = 200;System.out.println(a == b);//false}

在这里插入图片描述

2. 什么是泛型

只要会用就行

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。

泛型在 c++ 里面是模版

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?
在这里插入图片描述

public static void main(String[] args) {MyArray myArray = new MyArray();myArray.setArray(0,1);myArray.setArray(1,19);myArray.setArray(2,"mingzhi");String str = (String) myArray.getArray(2);}

在这里插入图片描述
对上述代码进行修改:
在这里插入图片描述
这样在实例化对象的时候 < > 里面可以传 类类型参数,达到通用

public static void main(String[] args) {MyArray<String> myArray = new MyArray();myArray.setArray(0,"hello");myArray.setArray(1,"wold");myArray.setArray(2,"mingzhi");String str = myArray.getArray(2);System.out.println(str);}

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。
在这里插入图片描述

3.1 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
}

注意:泛型是编译时期的机制,也意味着运行的时候没有泛型的概念-》JVM当中没有泛型的概念

建议写法:

//<T> 代表当前类 是一个泛型类
class MyArray<T> {//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//呢只有 Object[]//语法规定不能实例化一个泛型类型的数组public Object[] array = new Object[10];//也可以根据成员方法返回数组中某个 下标的值?//提供get set 方法public T getArray(int pos) {return (T) array[pos];}//首先假设都是正常情况//不考虑 极端情况public void setArray(int pos, T val) {array[pos] = val;}
}

3.2 <>里面的占位符

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

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<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(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 Integer

5 裸类型(Raw Type) (了解)

裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参,例如 MyArrayList 就是一个裸类型

MyArray list = new MyArray();

注意: 我们不要自己去使用裸类型,裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制 下面的类型擦除部分,我们也会讲到编译器是如何使用裸类型的。

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

6 泛型如何编译的

6.1 擦除机制

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。
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。
在这里插入图片描述
正确的方式: 【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;}
}

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。

7.1 语法

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

7.2 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

了解: 没有指定类型边界 E,可以视为 E extends Object

7.3 复杂示例

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

E必须是实现了Comparable接口的

在这里插入图片描述

擦除机制,当擦除为 Object 时,引用数据类型不能,直接通过大于等于号进行比较

//写一个泛型类,求数组当中的最大值
class Alg<T extends Comparable<T>>{public T findMaxVal(T[] array){T max = array[0];for (int i = 1; i < array.length; i++) {if (array[i].compareTo(max) > 0){max = array[i];}}return max;}
}

传入的T一定实现 Comparable 接口,所以就能使用compareTo 方法

8. 泛型方法

8.1 定义语法

方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { ... }

8.2 示例

public class Util {//静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数public static <E> void swap(E[] array, int i, intj) {E t = array[i];array[i] = array[j];array[j] = t;}
}

在这里插入图片描述

//泛型方法
class Alg2{public<T extends Comparable<T>> T findMaxVal(T[] array){T max = array[0];for (int i = 1; i < array.length; i++) {if (array[i].compareTo(max) > 0){max = array[i];}}return max;}
}

也可以不实例化,把泛型方法设置为静态的泛型方法

class Alg3{public static <T extends Comparable<T>> T findMaxVal(T[] array){T max = array[0];for (int i = 1; i < array.length; i++) {if (array[i].compareTo(max) > 0){max = array[i];}}return max;}
}

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