Java初识泛型

素颜马尾好姑娘i 2023-10-09 16:27 21阅读 0赞

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**目录**

一、包装类

1、基本数据类型和对应的包装类

2、装箱和拆箱

3、自动装箱和自动拆箱

二、什么是泛型

三、引出泛型

1、泛型的语法

四、泛型类的使用

1、语法

2、示例

3、类型推导(Type Inference)

六、泛型如何编译的

1、擦除机制

2、为什么不能实例化泛型类型数组

七、泛型的上界

1、语法

2、示例

八、泛型方法

1、定义语法

2、示例

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## 一、**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。

### 1、**基本数据类型和对应的包装类** ###

![84dbd32c85914c768a694beee5d5f8ce.png][]

除了**Integer** 和**Character**， 其余基本类型的包装类都是首字母大写。

--------------------

### 2、**装箱和拆箱** ###

简单的说，**装箱**就是：自动将基本数据类型转换为包装器类型；**拆箱**就是：自动将包装器类型转换为基本数据类型。

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();

--------------------

### 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

![3fc64eb9a43c4694908e73112232ff5f.png][]

从字节码内容可以看出，在装箱的时候自动调用的是Integer的**valueOf(int)**方法，而在拆箱的时候自动调用的是Integer的**intValue**方法。

其他的比如Double、Character等也是类似的，大家可以自己动手尝试一下。

因此可以用一句话总结装箱和拆箱的实现过程：

装箱过程是通过调用包装器的valueOf( )方法实现的，而拆箱过程是通过调用包装器的 xxxValue方法实现的。（xxx代表对应的基本数据类型）。

现在，我们来看一道题，试着思考下列代码的输出结果是什么：

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);
            }

答案是：**true false**

这是因为，在Integer这个包装类中，它所能存储的数值的范围是在 -128~127 之间的，而 a、b 均在这个范围内，因此比较a和b的时候比较的是数值的大小，此时a == b，因此输出true。

但是 c 和 d 均超出了Integer所能的范围，因此此时为了存储 c 和 d ，会自动new对象来分别存储它们，此时也就相当于我们比较的是引用类型， 因此在c == d 这个比较中比较的是它们的地址，从而导致输出结果为false

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## **二、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。

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## **三、引出泛型** ##

现在，我们有这么一个任务：

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？

那么此时我们该如何实现这段代码呢？思路如下：

**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?

那么此时，便会有这么一段代码：

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);
        }
    }

通过以上代码实现后我们会发现一下几个问题：

1.  任何类型数据都可以存放

2. 这段代码会发生报错，这是因为ret字符串是String类型的，但是myArrary这个数组却是Object类型的，因此我们需要对其进行强制转换。

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。

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### **1、泛型的语法** ###

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
            }

那么此时，我们利用泛型就可以将之前的那段代码改成这个样子：

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,"Hello");//4
        }
    }

现在，我们对代码进行一下分析：

**1. 类名后的 <T> 代表占位符，表示当前类是一个泛型类**

**除此之外，我们还可以了解一个常见的规范：**

**【规范】** 类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有： ![dbbf0d804d58494a813d55ab30bfe745.png][]

**2. 不能new泛型类型的数组**

那么这也就意味着：

T[] ts = new T[5];//是不对的

**3. 类型后加入 <Integer> 指定当前类型**

**4. 不需要进行强制类型转换**

**5. 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。**

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## 四、**泛型类的使用**  ##

### 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

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### 2、**示例** ###

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

这里我们的第二个<>里面的Integer是可以省略的，也就是说，我们可以将代码改成这个样子：

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

**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！**

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### **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

**小结：**

> 1.  泛型是将数据类型参数化，进行传递 
> 
> 2.  使用  <T>  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。

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## **六、泛型如何编译的** ##

### 1、**擦除机制** ###

那么，泛型到底是怎么编译的？泛型本质是一个非常难的语法，要理解好他需要一定的时间打磨。

现在，我们来 通过命令： javap -c  查看字节码文件，所有的 T 都是Object。 ![73593906014246e89078f49f63a84b99.png][]

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。**

其它有关泛型擦除机制的文章介绍： https://zhuanlan.zhihu.com/p/51452375

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### 2、**为什么不能实例化泛型类型数组** ###

**我们先来看这么一段代码：**

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();
        }
    }

此时代码会进行报错：![077c387f54dc4e3aa6ef57651defc823.png][]

关于报错的原因，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。

现在，我们来看一下正确的方法：**【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();
            }

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## **七、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。

### **1、语法** ###

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

### **2、示例** ###

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

这段代码表示只接受 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

那么当我们没有指定E的边界的时候，又该怎么判断范围呢？

**没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object**

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### 八、**泛型方法**  ###

### **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) { ... }

### **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, int j) {
            E t = array[i];
            array[i] = array[j];
            array[j] = t;
        }
    }

[7c2d39ecc080492e9360878c08f27d20.jpeg]: https://img-blog.csdnimg.cn/7c2d39ecc080492e9360878c08f27d20.jpeg
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