解析Java中的包装类和泛型

淩亂°似流年 2024-03-30 12:13 88阅读 0赞

#### Java中的包装类和泛型 ####

*  一、包装类与基本类型
 *  二、泛型
 *   *  1、什么是泛型
     *  2、引出泛型
     *  3、泛型类的定义和使用
     *  4、擦除机制
     *  5、泛型的上界
     *  6、泛型方法
     *  7、通配符
 *  总结

## 一、包装类与基本类型 ##

包装类，就是基本数据类型对应的类类型。我们已知Java中有8种基本数据类型，这些基本数据类型中除了`int`对应的包装类`Integer`、`char`对应的包装类`Character`其它包装类均为基本类型首字母大写。

> **装箱/装包：** 把基本类型变为对应的包装类型

> **拆箱/拆包：** 将包装类型拆箱为基本数据类型

//装箱/装包：把基本类型变为对应的包装类型
    int a=10;
    Integer val0 = (Integer)a;//自动装箱
    Integer val1 = a;//自动装箱-->底层就是调用的是以下两个方法：
    
    Integer val2 = Integer.valueOf(a);//手动装箱
    Integer val3 = new Integer(a);    //手动装箱
    		
    //拆箱/拆包：将包装类型拆箱为基本数据类型
    Integer value1 = 10;//这里存在自动装箱
    int z = (int)value1;//自动拆箱
    int a = value1;     //自动拆箱-->底层调用了以下方法：
    int b = value1.intValue();//手动拆箱
    double c = value1.doubleValue();//包装类的权限更大，可以拆成其它类型

**一道有坑的面试题：**

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);
    }

先说结论，输出结果为 `true`、`false`.其实这道题就考察了装箱的底层原理，我们找到装箱源码：

![2ccb2b65437f4e60830c01a1345cdc33.png][]

## 二、泛型 ##

### 1、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。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。

### 2、引出泛型 ###

**需求：** 实现一个类，类中包含一个数组成员可以存放任意类型的数据。

根据我们已知的知识，Object类默认为所有类的父类（包括八大基本类型的包装类），所以我们可以创建一个`Object`类型的数组用来容纳各种类型的数据。具体实现如下：

class MyArrays {
        
        public Object[] obj = new Object[5];
    
        public Object getPos(int pos) {
        
            return obj[pos];
        }
    
        public void setPos(Object val,int pos) {
        
            obj[pos] = val;
        }
    }
    
    public class TestDemo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            MyArrays myArrays = new MyArrays();
            myArrays.setPos(6,0);
            myArrays.setPos("world",1);
            myArrays.setPos(10.5,2);
            int a = (int)myArrays.getPos(0);
            String str = (String)myArrays.getPos(1);
            double d = (double)myArrays.getPos(2);
        }
    }

上面的`Object`数组确实可以实现什么类型的数据都能存储，但是也有一个问题：对于使用者来说，他们可能并不知道Object数组中每个下标存的到底是什么类型的数据，所以这就给使用时带来了麻烦。

**结论：**

> 所以更多情况下，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、泛型类的定义和使用 ###

**泛型语法**

//泛型类的定义
    //概念化
    class 泛型类名称<类型形参列表> {
        
    	// 这里可以使用类型参数
    }
    			ↆ
    //具体化
    class ClassName<T1, T2, ..., Tn> {
        
    	// 这里可以使用类型参数
    }
    			//泛型类的使用
    泛型类<类型实参> 变量名 = new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象

按照上述规则，将上面引入改写：

class MyArray<T> {
        
    	// 泛型数组（底层为Object）
        public Object[] obj = new Object[5];
    
        public void setObj(int pos,T val) {
        
            obj[pos]=val;
        }
        
        public T getPos(int pos) {
        
            return (T)obj[pos];
        }
    }
    //测试
    public class TestDemo {
        
        public static void main1(String[] args) {
        
            MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();
            //可以推导出实例化需要的类型实参为 Integer,所以这里的<>中内容可省略
            myArray.setObj(0,1);
            myArray.setObj(1,2);
            myArray.setObj(2,3);
            int a = myArray.getPos(0);
            //myArray.setObj(4,"hello");//编译器会对类型检查，导致此处编译报错
        }
    }

**注解：**

> 1.  类名后的 < T > 代表占位符，表示当前类是一个泛型类，T是类型形参（引用类型），一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：  
>     (1) E 表示 Element  
>     (2) K 表示 Key  
>     (3) V 表示 Value  
>     (4) N 表示 Number  
>     (5) T 表示 Type  
>     (6) S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型
> 2.  测试代码中，类型后加入 < Integer > 指定当前容器类型为Integer.
> 3.  `int a = myArray.getPos(0);`不需要进行强制类型转换.
> 4.  `myArray.setObj(4,"hello");`编译报错，是因为上面已指定类当前的类型为Integer，编译器会帮我们进行类型检查.
> 5.  泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类！
> 6.  `MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();`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.
> 7.  错误定义方式`T[] ts = new T[5];`不能new泛型类型的数组.

### 4、擦除机制 ###

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。对于泛型的编译这里我们就点到为止，目前先了解泛型有这样一个机制，想要真正理解泛型是需要时间和知识的打磨的！

### 5、泛型的上界 ###

**语法**

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

**例如：**

//代表将来指定的参数E类型一定是实现了Comparable这个接口的
    class Alg<E extends Comparable<E>> {
        
    
    }
    
    //E是Number的子类或者E是Number本身
    class Alg2<E extends Number> {
        
    
    }

**使用场景：** 实现一个泛型类，包含一个求数组最大值的方法。

**分析：** 由于类型形参E是一个引用类型，我们知道引用类型数值比较是不能直接使用大于小于号的，而是需要使用`compareTo()`比较方法，使用此方法又需要实现`Comparable`接口，而此时如果不使用泛型上界的话，最终`E`会被擦除为`Object`导致不能使用`compareTo()`方法，所以需要使用泛型上界`E extends Comparable<E>`

class Alg<E extends Comparable<E>> {
        
    	//如果不使用泛型上界会导致E被擦除为Object，后面
        public E findMax(E[] array) {
        
            E max = array[0];
            for (int i = 1; i < array.length; i++) {
        
                if (max.compareTo(array[i])<0) {
        
                    max = array[i];
                }
            }
            return max;
        }
    }
    //测试
    public class TestDemo {
        
        Alg<Integer> alg = new Alg<>();
        Integer[] array = {
        5,2,7,100,3,6,9};
        int max = alg.findMax(array);
        System.out.println(max);
    }

![3221765e39504143baec280225dc9ca3.png][]

### 6、泛型方法 ###

**语法**

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

使用泛型方法改写上述求最大值泛型类：

class Alg2 {
        
        //这里将其改写成静态的方法
        public static  <E extends Comparable<E>> E findMax(E[] array) {
        
            E max = array[0];
            for (int i = 1; i < array.length; i++) {
        
                if(max.compareTo(array[i])<0) {
        
                    max=array[i];
                }
            }
            return max;
        }
    }
    //测试
    public class TestDemo {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Integer[] array1 = {
        1,2,3,4,5};
            Integer[] array2 = {
        6,7,8,9,10};
            int max2 = Alg2.<Integer>findMax(array2);
            //可以使用类型推导省略<>
            int max1 = Alg2.findMax(array1);
            System.out.println("array1的最大值为："+max1);
            System.out.println("array2的最大值为："+max2);
        }

![d78d6c26f52142a7ad6912bde06efedb.png][]

### 7、通配符 ###

> `?` 用于在泛型的使用，即为通配符

在"?"的基础上又产生了两个子通配符：

> （1）`? extends 类`：设置通配符上限

<? extends 上界>
    <? extends Number>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类

> （2）`? super 类`：设置通配符下限

<? 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

**特别注意：** 使用 `?` 通配符时，无法对泛型类型进行具体化操作，即不能将具体类型赋值给 `?`。因此，在使用 ? 通配符的地方，只能进行读取操作（获取或比较），而不能进行写入操作（添加或修改）。这是为了保证类型安全性。

## 总结 ##

到这里本文就结束了，或许读完本文你对泛型的理解还是萌萌懂懂，不过这都没关系，本篇文章的主要目的是能够对泛型在语法层面有一个基本的认知，想要真正理解泛型是需要时间和知识的打磨的！

到此断断续续的JavaSE也就告一段落了，总的来说Java的语法没有那么多弯弯绕绕，重点在于理解“面向对象”的概念。当然了JavaSE对于整个编程星球来说也只是一块敲门砖。路漫漫其修远兮，吾将上下而求索，我们下期再见喽！

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