包装类&简单认识泛型

谁践踏了优雅 2023-10-15 21:21 25阅读 0赞

**目录**

包装类

基本数据类型和对应包装类

装箱和拆箱

自动装箱和自动拆箱

什么是泛型（也算是一种语法）

引出泛型

语法

泛型类的使用

语法

示例

类型推导

泛型是如何编译的

擦除机制

为什么不能实例化泛型类型数组

泛型的上界

语法

示例

复杂示例

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## 包装类 ##

> java中，由于基本数据类型不是Object，但为了将基本数据类型当作对象处理，Java给每个基本类型都对应了一个包装类型。

### 基本数据类型和对应包装类 ###

<table style="width:600px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>基本数据类型</td> 
   <td>包装类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>byte</td> 
   <td>Byte</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>short</td> 
   <td>Short</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int</td> 
   <td>Integer</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>long&nbsp;</td> 
   <td>Long</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>boolean</td> 
   <td>Boolean</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>float</td> 
   <td>Float</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>double</td> 
   <td>Double</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>char</td> 
   <td>Character</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> 规律：除了Integer和Character，其它基本数据类型的包装类都是首字母大写

### 装箱和拆箱 ###

> int i = 10;
> 
> //**(显式)装箱操作，新建一个Integer对象，将i的值放在对象的某个属性当中**
> 
> Integer ii = Integer.valueOf(i);
> 
> Integer ij = new Integer(i);
> 
> //**(显式)拆箱操作，将Integer从包装中取出，放到一个基本数据类型中**
> 
> int j = ii.intValue();

### 自动装箱和自动拆箱 ###

可以看到，使用过程中，显式地装箱和拆箱带来了不少代码量，所以为了减少给开发者带来的负担，**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)ij;//自动拆箱

## 什么是泛型（也算是一种语法） ##

> 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。如果要编写出可以应用于多种类型的代码，这种刻板的的限制对代码的约束就很大。
> 
> 我们便引入了泛型：**就是适用于多种类型**。从代码上讲，就是对类型实现了参数化。

## 引出泛型 ##

实现一个类，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。

> 思路：所有类的父类都是Object类，数组是否可以创建为Object类型的呢？

引入代码：

class MyArrays {
        private Object[] array = new Object[10];
    
        public void setVal(int pos, Object val) {
            this.array[pos] = val;
        }
    
        public Object getPos(int pos) {
            return this.array[pos];
        }
    }
    
    public class Test1 {
        public static void main(String[] args) {
            MyArrays myarrays = new MyArrays();
            myarrays.setVal(0,10);
            myarrays.setVal(1,"hello");
            //编译错误
            String ret = myarrays.getPos(1);
        }
    }

> 问题：在上述代码中：
> 
> **1.任何数据的类型都可以存放**
> 
> **2.但在取出时会发生编译错误，因而需要强制类型转换。**
> 
> 虽然在这种情况下，当前数组的任何数据都可以存放，但是在更多的情况下，我们还是希望它只能够持有一种数据类型。而不是同时存放这么这么多的类型。
> 
> **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。让编译器去检查**（比如持有int类的，就不能放入String类型的数据），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。

### 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/*这里可以适用类型参数*/ {
        //这里可以使用类型参数
    }
    
    class ClassName<T1, T2,.. Tn>extends ParentClass<T1> {
        //可以使用部分类型参数
    }

将上述代码改造如下：

class MyArrays<T> {
        private T[] array = (T[])new Object[10];//1
    
        public void setVal(int pos, T val) {
            this.array[pos] = val;
        }
    
        public T getPos(int pos) {
            return this.array[pos];
        }
    }
    
    public class Test1 {
        public static void main(String[] args) {
            MyArrays<Integer> myArrays = new MyArrays<>();//2
            myArrays.setVal(0,1);
            myArrays.setVal(1,2);
            int ret = myArrays.getPos(0);//3
            System.out.println(ret);
            //myArrays.setVal(2,"hh");//4
        }
    }

代码解释：

1.类名后的<T>表示占位符，表示当前类是一个泛型类

了解：类型形参一般使用一个大写字母表示，常用的名称有：

> E代表Element
> 
> K表示Key
> 
> V表示Value
> 
> N表示Number
> 
> T表示Type

2.注释一处，不能new泛型类型的数组

> T\[\] ts = new T\[10\];//是不对的

**泛型是编译时存在的，当程序运行起来到JVM后，就无泛型这个概念**。

3.注释2处，类型后加入<Integer>指定当前类型

4.注释3处，不需要进行强制类型转换

5.注释4处，代码编译报错，此时因为已经指定好当前类型了，**编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查**。

## 泛型类的使用 ##

### 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

### 示例 ###

MyArrays<Integer> array = 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！**

### 类型推导 ###

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

//可以推导出实例化所需要的类型为Integer
    MyArrays<Integer> array = new MyArray<>();

## 泛型是如何编译的 ##

### 擦除机制 ###

> 那么，泛型到底是怎么编译的？这个问题，也是曾经的面试问题。泛型本质是一个非常难的语法，要能理解还需要长时间的打磨。

在编译当中，**会有一种将所有的T替换成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**。

**提出问题：**

> **类型擦除，一定是将T变成Object吗**
> 
> 不一定。之前泛型类中的类型参数部分如果没有指定上限，如<T>则会被转换成普通的Object类型。**如果指定了上限如<T extends String>则类型参数就被替换成类型上限。**

### 为什么不能实例化泛型类型数组 ###

代码：

public 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();
        }
    }
    
    /*Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: 
    class [Ljava.lang.Object; cannot be cast to class [Ljava.lang.Integer; ([Ljava.lang.Object; and [Ljava.lang.Integer; are in module java.base of loader 'bootstrap')at Demo2.MyArray.main(MyArray.java:21)*/

原因想必大家知道：替换后的方法为将Object\[\]分配给Integer\[\]引用，程序报错。

> 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，直接转给了Integer类型的数组，编译器认为是不安全的。

正确的方式：

import java.lang.reflect.Array;
    
    public 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;
        }
    
        /**
         * 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[] getArray() {
            return array;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>(Integer.class, 10);
    
            Integer[] strings = myArray1.getArray();
        }
    }

## 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。

### 语法 ###

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

### 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>|1;//正常，因为Integer是Number的子类型
    MyArray<String>|2;//编译错误，因为String不是Number的子类型

**如果没有指定边界E，可以视为E extends Object。**

### 复杂示例 ###

> 写一个泛型类，求一个数组中的最大值：

初始版代码：

class Alg<T> {
        public T findMaxValue(T[] array) {
            T max = array[0];
            for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                if (max < array[i]) {
                    max = array[i];
                }
            }
            return max;
        }
    }
    
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) {
            Alg<Integer> a = new Alg<>();
            Integer[] array = {1, 2, 3, 4, 213, 321313, 6};
            int max = a.findMaxValue(array);
        }
    }

这样写一定是不可行的，因为我们知道T是引用类型，最终会被擦除为Object类型，所以我们不能单纯地使用比较符号来比较这种类型。

那么该怎么比较呢？

这个问题可以看作如何约束这个T是可以比较大小的：这时我们就需要用到泛型的上界。

因为T是Object的子类，Object中有Comparable，所以考虑让T实现Comparable来利用相应方法进行比较：

class Alg<T extends Comparable<T>> {
        public T findMaxValue(T[] array) {
            T max = array[0];
            for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                if (max.compareTo(array[i]) < 0) {
                    max = array[i];
                }
            }
            return max;
        }
    }
    
    public class Test2 {
        public static void main(String[] args) {
            Alg<Integer> a = new Alg<>();
            Integer[] array = {1, 2, 3, 4, 213, 321313, 6};
            int max = a.findMaxValue(array);
            System.out.println(max);
        }
    }

这样就可以实现大小比较啦！