数据结构(Java版)第二期:包装类和泛型

       

目录

一、包装类

1.1. 基本类型和对应的包装类

1.2. 装箱和拆箱

1.3. 自动装箱和自动拆箱

二、泛型的概念

三、引出泛型

3.1. 语法规则

3.2. 泛型的优点

四、类型擦除 

4.1. 擦除的机制 

五、泛型的上界

5.1. 泛型的上界的定义

5.2. 语法规则 

六、泛型方法

6.1. 定义语法 

6.2. 交换方法的实例

七、通配符


包装类和泛型我们在Java语法中,我们在基本数据类型里面涉及过,但是我们在语法里面用不到,而在数据结构里面我们才会有应用的。 

一、包装类

1.1. 基本类型和对应的包装类

         Java共有8种基本数据类型,Java给这些基本类型都搞了一个类进行表示,来对这些类进行一个封装,这就是包装类。 

基本类型包装类
byteByte
shortShort
intInteger
longLong
floatFloat
doubleDouble
charCharacter
booleanBoolean

1.2. 装箱和拆箱

        在Java当中,提供了一些操作,使包装类和内置类型可以相互转换。内置类型转为包装类型称为装箱,包装类型转为内置类型称为拆箱。但这些代码写法已经过时了,我们需要重点掌握的是⾃动装箱和⾃动拆箱。

1.3. 自动装箱和自动拆箱

public class Main {public static void main(String[] args) {int i = 10;Integer ii = i;//自动装箱Integer ij = (Integer) i;//自动装箱,后面的(Integer)可有可无int j = ii;//自动拆箱int k = (int)ii;//自动拆箱,后面的(int)可有可无}
}

       我们可以通过javap-c查看字节码⽂件内容,观察装箱和拆箱的操作。我们可以在IDEA里面装一个jclasslib ByteCode Viewer的插件,然后点击View,再点击Show Bytecode With Jclasslib。我们点到main方法,点击code,就可以看到所对应的字节码文件。

 

         我们来看下面的一段代码,此时的a,b,c,d,e都是引用类型变量。当赋值相同时,结果就是true;当赋值不同时,结果就是false。当赋值超出包装类型的范围时,无论赋值相不相等,结果都是false。 

       这是因为Integer里面的常量值放在常量池当中,我们进行赋值,相当于在常量池中进行取值,如果超出这个值,那么就是池内与池外的进行比较,结果就是false。 

public class Main {public static void main(String[] args) {Integer a = 127;Integer b = 127;System.out.println(a == b);//trueInteger c = 128;Integer d = 128;System.out.println(c == d);//falseInteger e = 126;System.out.println(a == e);//false}
}

二、泛型的概念

       很多编程语言都有泛型这样的语法机制。在Java中,写一个类或者是方法,需要声明方法里面的成员或者参数的类型。但也有些情况下,需要一个类或者方法能够多种类型支持。也就是一份代码,支持多种数据类型。

三、引出泛型

3.1. 语法规则

class 泛型名称<参数列表>{//这里可以使用类型参数;
}class ClassName<T1,T2,……,Tn>{
}

        参数列表中要把类中会用的哪些类型列出来,后续使用这个类,创建实例的时候也要同时指定泛型参数的实参。T1,T2相当于类型的形参。

private T[] arrays = new T[];
//这种写法是错误的

        因为T要表示任何类型,new T[]的时候就可能会涉及到该类的构造方法,T是什么类型不知道该怎么办?就得先写成Object[]再进行强转。

T[] arrays = (T[]) new Object[];
class MyArray<T>{T[] arrays = (T[]) new Object[10];public T get(int index){return arrays[index];//获取数组的下标}public void set(int index,T value){arrays[index] = value;//对数组进行赋值}
}
//上面的T不用再进行强转了//对方法的实现
public class Main {public static void main(String[] args) {MyArray<String> array1 = new MyArray<String>();//里面可以存放字符。代码是灰色的,表示可以不写MyArray<Integer> array2 = new MyArray<>();//里面可以存放整数MyArray array4 = new MyArray();//裸类型,这种写法是不科学的MyArray<int> array3 = new MyArray<>();//error: Type argument cannot be of primitive type}
}

3.2. 泛型的优点

       1.代码重用,一份代码,支持多种类型; 2.自动地进行类型转化,编译过程中会自动触发一些类型检查。

四、类型擦除 

4.1. 擦除的机制 

      Java的泛型,本质上是通过Object类进行编译的。编译器生成代码的时候,自动进行类型转化。比如下面的代码中的get方法,我要对T转化成String类型,编译器从数组中拿到的是一个Object类,然后进行自动转化成String类,返回到调用位置。在set方法里面,set String进来,编译器再自动把String转化成Object。

class MyArray<T>{T[] arrays = (T[]) new Object[10];public T get(int index){return arrays[index];}public void set(int index,T value){arrays[index] = value;}
}

 下面是一段擦除的代码用例

//擦除前
class MyArray<T>{public Object[] arrays = new Object[10];public T getPos(int pos){return (T)this.arrays[pos];}public void setVal(int pos,T val){this.arrays[pos] = val;}
}
//擦除后
class MyArray<T>{public Object[] arrays = new Object[10];public Object getPos(int pos){return this.arrays[pos];}public void setVal(int pos,T val){this.arrays[pos] = val;}
}

五、泛型的上界

5.1. 泛型的上界的定义

     描述的是使用泛型,创建泛型实例的时候,传入的参数(类型实参)需要满足什么条件。 

5.2. 语法规则 

class 泛型名称<类型实参 extends 类型边界>{
}

       这个类型边界相当于是“父类”,后续创建类型实例的类型参数,必须是这个父类的子类。比如我们要写一个算术运算的泛型类,泛型参数必须给数字。

class MyArray<E extends Number>{MyArray<Integer> l1;//正常MyArray<String> l2;//错误
}

     如果没有指定类型边界E,可以视为E extends Object。

六、泛型方法

6.1. 定义语法 

方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称{
}

6.2. 交换方法的实例

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

七、通配符

     前面的知识都是在定义泛型时涉及到的,通配符是针对泛型实例化的时候涉及到的。

class MyClass<T>{}
public class Main {public static void main(String[] args) {MyClass<Integer> obj1 = new MyClass<>();MyClass<String> obj2 = new MyClass<>();MyClass<Integer> obj3 = new MyClass<>();obj1 = obj3;//正常obj1 = obj2;//错误}
}

     因为Obj1与Obj2类型不相同,所以会报错。那我们能否创建一种引用,能够指向多种泛型参数的对象呢?这时就要用到通配符了。

MyClass<?> obj4 = obj3; 
MyClass<? extends Number> obj5 = obj1;
obj5 = obj2;
//这个代码不符合要求,约定obj5的通配符,只能匹配到Number和它的子类;
//因为通配符只能在泛型实例化时使用

       这里的代码不要和泛型的上界搞混。我们除了可以指定父类,还能指定子类。

MyClass<? super Integer> obj6 = obj1;//此处的通配符只能匹配到Integer和它的父类
obj6 = new MyClass<double>();//double并不是Integer的子类,所以会报错
obj6 = new MyClass<Number>();//Number是Integer的父类。

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