初识泛型--数据结构基础

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。

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。

2.泛型的使用

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];我们都知道所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object?

class MyArray {
    public Object[] array = new Object[10];
    public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,int 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);
    }
}

以上代码实现后发现 ： 1. 任何类型数据都可以存放 2. 1号下标本身就是字符串，但是确编译报错。必须进行强制类型转换 。

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，我们还是希望它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。

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> {
}

上述代码进行改写如下：

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,"bit");                   //4
    }
}

代码解释：

//1 类名后的<T> 代表占位符，表示当前类是一个泛型类

了解：
【规范】类型形参一般使用一个大写字母表示，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 S, U, V 等等 第二、第三、第四个类型

//1 不能new 泛型类型的数组

T[] array=new T[10];//是不对的

//2 类型后加入 <Integer> 指定当前类型

//3 不需要进行强制类型转换 ，自动拆包。

//4 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。

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

实例代码：

MyArray<Integer> list = 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(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

泛型如何编译的

擦除机制

通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object。

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。

这里有两个问题：

1、为什么T[] ts = new T[5]; 是不对的，编译的时候，替换为Object，不是相当于：Object[] ts = new Object[5]吗？ 2、类型擦除，一定是把T变成Object吗？

为什么不能实例化泛型类型数组

示例

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 class TestDemo{
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>();
        Integer[] strings = myArray1.getArray();
    }
}


/*
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;
    at TestDemo.main(TestDemo.java:16)
*/

原因：替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用，程序报错。

public Object[] getArray() {
    return array;
}

数组和泛型之间的一个重要区别是它们如何强制执行类型检查。具体来说，数组在运行时存储和检查类型信息。然 而，泛型在编译时检查类型错误。 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。

正确写法：

import java.lang.reflect.Array;

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 class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>(Integer.class, 10);
        Integer[] integers = myArray1.getArray();
    }
}

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。

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

装箱和拆箱

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();

自动装箱和自动拆箱

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

【面试题】

下列代码输出什么，为什么？

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);
}

true;false

查看Integer.valueOf( )源码可知

如果i在 [-128 , 127] 范围中，返回cache数组下标，否则返回一个新的对象。达到提升效率。