数据结构系列二：包装类+泛型

最新推荐文章于 2025-04-11 20:10:16 发布

Hi_Lyn

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分类专栏：数据结构文章标签：数据结构开发语言 java 学习方法笔记经验分享

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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

基本数据类型	包装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

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

装箱：把一个基本数据类型转化为包装类型的过程
拆箱：将一个包装类中的值取出，放到一个基本类型中

自动装箱与自动拆箱

public class demo {
    public static void main(String[] args) {
        //自动装箱
        int i = 10;
        Integer a = i;
        
        //自动拆箱
        int b = a;
    }
}

显示装箱和显示拆箱

        //显示装箱
        int c = 20;
        Integer d = Integer.valueOf(c);
        
        //显示拆箱：拆箱为自己指定的元素
        int e = d.intValue();
        double e1 = d.doubleValue();

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。—— 《Java编程思想》
泛型是在jdk1.5引入的新语法，通俗讲，泛型：就是适用于许多许多类型，从代码上将，就是对类型实现了参数化

（2）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？
思路：

我们以前学过的数组，只能存放指定类型的数据，例如String[]、int[]
所有类的父类，默认为Object类，数组是否可以创建为Object？

class MyArray{
    Object[] array = new Object[10];

    public void set(int pos,Object val){
        this.array[pos] = val;
    }
    public Object get(int pos){
        return this.array[pos];
    }
}
public class demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.set(0,10000);
        myArray.set(1,"hello");
        String ret = myArray.get(1);//编译报错
        String ret = (String) myArray.get(1);
    }
}

以上代码实现后发现

任何类型数据都可以存放
1号下标本身就是字符串，但是却编译报错，必须进行强制类型转换才可以

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：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）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
}
class ClassName<T1,T2……Tn> extends ParentClass<T1>{
   //可以只使用部分类型参数
}

上述代码进行改写如下

class Myarray<T>{
    Object[] array = new Object[10];

    public void set(int pos,T val){
        this.array[pos] = val;
    }
    public T get(int pos) {
        return (T)this.array[pos];
    }
}
public class demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Myarray<String> myArray = new Myarray<>();
        myArray.set(0,"sadfklsajdfs");
        myArray.set(1,"qwe");
        String ret = myArray.get(0);
        String ret1 = myArray.get(1);
        System.out.println(ret);
        System.out.println(ret1);

        Myarray<Integer> myarray = new Myarray<>();
        myarray.set(0,3);
        Integer ret2 = myarray.get(0);
        System.out.println(ret2);
    }
}
//输出结果
sadfklsajdfs
qwe
3

Process finished with exit code 0

代码解释：

类名后的代表占位符，表示当前类是一个泛型类

类型形参一般使用一个大写字母来表示，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

不能new泛型类型的数组

T[] ts = new T[5];//是不对的

类型后需要加入包装类指定当前类型

Myarray<String> myArray = new Myarray<>();

存放元素的时候会帮我们检查，如果和包装类不同，会报错提示

（4）泛型类的使用

1.语法

泛型类<类型实参> 变量名 = new 泛型类<类型实参>（构造方法实参）;

2.示例

尖括号中只能是引用类型，不能是基本类型

Myarray<String> myArray = new Myarray<String>();

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

3.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，但是尖括号不能省略

Myarray<String> myArray = new Myarray<>();

（5）裸类型

裸类型是一个泛型类但是没有带着类型实参

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

（6）泛型是如何编译的

1.擦除机制

那么，泛型到底是怎么编译的呢？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，要理解好它还是需要一定的时间打磨
我们先察看字节码文件，发现所有的T都是Object

在编译的过程中，将所有的T替换为Object这种机制，我们称为擦除机制
运行的时候没有泛型这样的概念，泛型的擦除机制，只存在于编译期间

2.为什么不能实例化泛型类数组？

原因：替换后的方法为：将Object[]分给Integer[]引用，程序报错
不能证明所有类型都是Integer类型
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Integer，运行的时候，直接传给Integer类型的数组，编译器认为是不安全的

（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

1.语法

class 泛型类名称<类型实参 extends 类型边界>{

}

2.示例

class test<E extends Number>{
    
}

extends表示拓展，只接受Number的子类型作为E的类型实参

class test<E extends Number>{

}
public class demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        test<Integer> a1;//正常，因为Integer是Number的子类型
        test<String> a2;//编译错误，因为String不是Number的子类型
    }
}

没有指定类型边界E，可以视为E extends Object

3.复杂示例

写一个泛型类，实现一个方法，这个方法是就指定类型泛型的最大值

class Alg<T extends Comparable<T>>{
    public T findMax(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;
    }
}
public class demo5 {
    public static void main(String[] args) {
        Alg<Integer> alg1 = new Alg<>();
        Integer[] array = {1,2,3,4,5};
        Integer ret = alg1.findMax(array);
        System.out.println(ret);

    }
}
//输出结果
5

Process finished with exit code 0

（8）泛型方法

1.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

class Util{
    public <T extends Comparable<T>> T findMax(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;
    }
}
public class demo6 {
    public static void main(String[] args) {
        Util util = new Util();
        Integer[] array = {1,2,3,4,5};
        Integer ret = util.findMax(array);
        System.out.println(ret);
    }
}
//输出结果
5

Process finished with exit code 0

静态方法可以直接通过类名调用

class Util{
    public static <T extends Comparable<T>> T findMax(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;
    }
}
public class demo6 {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] array = {1,2,3,4,5};
        Integer ret = Util.findMax(array);
        System.out.println(ret);
    }
}
//输出结果
5

Process finished with exit code 0