JAVA泛型简析

泛型是JDK1.5支持的新功能之一,在目前的JAVA编程中被广泛的使用,下面我们就来看看泛型和它的属性。

1、Java泛型 

  其实Java的泛型就是创建一个用类型作为参数的类。就象我们写类的方法一样,方法是这样的method(String str1,String str2 ),方法中参数str1、str2的值是可变的。而泛型也是一样的,这样写class Java_Generics<K,V>,这里边的K和V就象方法中的参数str1和str2,也是可变。下面看看例子: 

//code list 1 
import Java.util.Hashtable; 
class TestGen0<K,V>{ 
 public Hashtable<K,V> h=new Hashtable<K,V>(); 
 public void put(K k, V v) { 
  h.put(k,v); 
 } 
 public V get(K k) { 
  return h.get(k); 
 } 
 public static void main(String args[]){ 
  TestGen0<String,String> t=new TestGen0<String,String>(); 
  t.put("key", "value"); 
  String s=t.get("key"); 
  System.out.println(s); 
 } 
} 

  正确输出:value 

  这只是个例子(Java中集合框架都泛型化了,这里费了2遍事.),不过看看是不是创建一个用类型作为参数的类,参数是K,V,传入的“值”是String类型。这个类他没有特定的待处理型别,以前我们定义好了一个类,在输入输入参数有所固定,是什么型别的有要求,但是现在编写程序,完全可以不制定参数的类型,具体用的时候来确定,增加了程序的通用性,像是一个模板。

  呵呵,类似C++的模板(类似)。 

  1.1. 泛型通配符 

  下面我们先看看这些程序: 

//Code list 2 
void TestGen0Medthod1(List l) { 
 for (Object o : l) 
  System.out.println(o); 
} 

  看看这个方法有没有异议,这个方法会通过编译的,假如你传入String,就是这样List<String>。

  接着我们调用它,问题就出现了,我们将一个List<String>当作List传给了方法,JVM会给我们一个警告,说这个破坏了类型安全,因为从List中返回的都是Object类型的,而让我们再看看下面的方法。 

//Code list 3 
void TestGen0Medthod1(List<String> l) { 
 for (Object o : l) 
  System.out.println(o); 
} 

  因为这里的List<String>不是List<Object>的子类,不是String与Object的关系,就是说List<String>不隶属于list<Object>,他们不是继承关系,所以是不行的,这里的extends是表示限制的。 

  类型通配符是很神奇的,List<?>这个你能为他做什么呢?怎么都是“?”,它似乎不确定,他总不能返回一个?作为类型的数据吧,是啊他是不会返回一个“?”来问程序员的?JVM会做简单的思考的,看看代码吧,更直观些。 

//code list 4 
List<String> l1 = new ArrayList<String>(); 
li.add(“String”); 
List<?> l2 = l1; 
System.out.println(l1.get(0)); 

  这段代码没问题的,l1.get(0)将返回一个Object。 

  1.2. 编写泛型类要注意: 

  1) 在定义一个泛型类的时候,在 “<>”之间定义形式类型参数,例如:“class TestGen<K,V>”,其中“K” , “V”不代表值,而是表示类型。 

  2) 实例化泛型对象的时候,一定要在类名后面指定类型参数的值(类型),一共要有两次书写。例如:

TestGen<String,String> t=new TestGen<String,String>(); 

  3) 泛型中<K extends Object>,extends并不代表继承,它是类型范围限制。 

2、泛型与数据类型转换 

  2.1. 消除类型转换 

  上面的例子大家看到什么了,数据类型转换的代码不见了。在以前我们经常要书写以下代码,如: 

//code list 5 
import Java.util.Hashtable; 
class Test { 
 public static void main(String[] args) { 
  Hashtable h = new Hashtable(); 
  h.put("key", "value"); 
  String s = (String)h.get("key"); 
  System.out.println(s); 
 } 
} 

  这个我们做了类型转换,是不是感觉很烦的,并且强制类型转换会带来潜在的危险,系统可能会抛一个ClassCastException异常信息。在JDK5.0中我们完全可以这么做,如: 

//code list 6 
import Java.util.Hashtable; 
class Test { 
 public static void main(String[] args) { 
  Hashtable<String,Integer> h = new Hashtable<String,Integer> (); 
  h.put("key", new Integer(123)); 
  int s = h.get("key").intValue(); 
  System.out.println(s); 
 } 
} 

  这里我们使用泛化版本的HashMap,这样就不用我们来编写类型转换的代码了,类型转换的过程交给编译器来处理,是不是很方便,而且很安全。上面是String映射到String,也可以将Integer映射为String,只要写成HashTable<Integer,String> h=new HashTable<Integer,String>();h.get(new Integer(0))返回value。果然很方便。 

  2.2 自动解包装与自动包装的功能 

  从上面有没有看到有点别扭啊,h.get(new Integer(123))这里的new Integer(123);好烦的,在JDK5.0之前我们只能忍着了,现在这种问题已经解决了,请看下面这个方法。我们传入一个int这一基本型别,然后再将i的值直接添加到List中,其实List是不能储存基本型别的,List中应该存储对象,这里编译器将int包装成Integer,然后添加到List中去。接着我们用List.get(0);来检索数据,并返回对象再将对象解包装成int。恩,JDK5.0给我们带来更多方便与安全。 

//Code list 7 
public void autoBoxingUnboxing(int i) { 
 ArrayList<Integer> L= new ArrayList<Integer>(); 
 L.add(i); 
 int a = L.get(0); 
 System.out.println("The value of i is " + a); 
} 

  2.3 限制泛型中类型参数的范围 

  也许你已经发现在code list 1中的TestGen<K,V>这个泛型类,其中K,V可以是任意的型别。也许你有时候呢想限定一下K和V当然范围,怎么做呢?看看如下的代码: 

//Code list 8 
class TestGen2<K extents String,V extends Number> 
{ 
 private V v=null; 
 private K k=null; 
 public void setV(V v){ 
  this.v=v; 
 } 
 public V getV(){ 
  return this.v; 
 } 
 public void setK(K k){ 
  this.k=k; 
 } 
 public V getK(){ 
  return this.k; 
 } 
 public static void main(String[] args) 
 { 
  TestGen2<String,Integer> t2=new TestGen2<String,Integer>(); 
  t2.setK(new String("String")); 
  t2.setV(new Integer(123)); 
  System.out.println(t2.getK()); 
  System.out.println(t2.getV()); 
 } 
} 

  上边K的范围是<=String ,V的范围是<=Number,注意是“<=”,对于K可以是String的,V当然也可以是Number,也可以是Integer,Float,Double,Byte等。看看下图也许能直观些请看上图A是上图类中的基类,A1,A2分别是A的子类,A2有2个子类分别是A2_1,A2_2。 

  然后我们定义一个受限的泛型类class MyGen<E extends A2>,这个泛型的范围就是上图中兰色部分。 

  这个是单一的限制,你也可以对型别多重限制,如下: 

class C<T extends Comparable<? super T> & Serializable> 

  我们来分析以下这句,T extends Comparable这个是对上限的限制,Comparable< super T>这个是下限的限制,Serializable是第2个上限。一个指定的类型参数可以具有一个或多个上限。具有多重限制的类型参数可以用于访问它的每个限制的方法和域。 

  2.4. 多态方法 

//Code list 9 
class TestGen { 
 <T extends Object> public static List<T> make(T first) { 
  return new List<T>(first); 
 } 

<think>好的,我现在需要帮助用户解答关于Java基础知识中的Map集合的问题。首先,我要回顾用户之前的对话历史,了解他们之前遇到了什么问题。之前的对话中,用户询问了一段使用HashMap的代码为什么无法正常输出企鹅信息,我指出是因为没有重写toString方法,并给出了改进建议。现在用户的新问题是关于Java Map集合的基础知识,他们可能想系统地了解Map的相关内容。 首先,我需要确认用户的需求是什么。他们可能刚开始学习Java,对集合框架中的Map不太熟悉,需要基础知识的讲解。或者他们在实际编程中遇到了Map相关的问题,需要进一步理解其特性和使用方法。根据用户的问题“java基础知识map集合”,可以推断他们希望获得一个概述性的介绍,包括Map的基本概念、常用实现类、核心方法、遍历方式以及使用注意事项。 接下来,我需要组织回答的结构。通常,基础知识介绍需要清晰的分点,涵盖定义、特点、常用实现类、核心方法、遍历方式、使用场景、注意事项等。同时,用户之前的代码示例中使用了HashMap和Iterator遍历,因此在讲解遍历方式时,可以提到不同的方法,包括Iterator和增强for循环,这有助于用户将新旧知识联系起来。 在回答中需要注意用户可能的盲点。例如,用户之前的问题涉及到toString方法的重写,可能在自定义对象作为Value时需要注意正确实现equals和hashCode方法,这也是Map使用中的一个重要点,需要提及。此外,线程安全的问题,比如HashMap非线程安全,而Hashtable是线程安全的,但ConcurrentHashMap更高效,这些高级内容虽然基础,但可以简要提到,帮助用户建立全面的认识。 同时,用户可能对Map的各个实现类的区别不太清楚,比如HashMap、LinkedHashMap、TreeMap之间的不同,需要明确它们的特点和适用场景。例如,HashMap无序,LinkedHashMap保持插入顺序,TreeMap可排序,这些都需要用简洁的例子或对比表格来说明。 还要注意使用用户之前接触过的代码示例中的元素,比如HashMap的entrySet方法遍历,这样用户更容易理解。在讲解遍历方式时,可以提到用户之前使用的Iterator方式,并推荐更简洁的增强for循环,这样既巩固旧知识,又引入新建议。 另外,用户可能对的使用有疑问,之前的代码中已经正确使用了,因此在注意事项中可以强调类安全的重要性,并建议始终使用,避免原始类,这有助于预防类转换错误。 最后,总结部分需要简明扼要地回顾Map的核心知识点,并鼓励用户进行实践。考虑到用户之前的问题可能是在实际编码中遇到的,强调实践的重要性可以帮助他们更好地掌握这些概念。 在编写过程中,要确保语言通俗易懂,避免过于专业的术语,但必要的术语仍需准确使用。同时,检查是否有遗漏的重要知识点,如Map的键唯一性、值可重复、允许空键空值(根据实现类不同)等,这些都需要涵盖在内。 总结下来,回答的结构应该是: 1. Map的定义与特点 2. 常用实现类对比 3. 核心方法 4. 遍历方式 5. 使用场景 6. 注意事项 7. 总结 每个部分需要简明扼要,举例说明,并尽量联系用户之前的代码示例,帮助他们更好地理解。同时,注意代码示例的正确格式,使用中文注释,帮助用户理解每段代码的作用。</think>以下是Java中Map集合的核心知识体系梳理: 一、Map的定义与特点 1. 双列集合结构:存储键值对(key-value)数据,数学表示为$K \rightarrow V$的映射关系 2. 三大核心特性: - 键唯一性:每个key对应唯一value(类似函数定义域) - 值可重复:不同key可以对应相同value - 键值对存取:通过key快速定位value(时间复杂度接近$O(1)$) 二、常用实现类对比 | 类名 | 数据结构 | 顺序特性 | 线程安全 | 允许null键值 | 时间复杂度 | |-----------------|-----------|-----------------|--------|------------|----------| | HashMap | 数组+链表/红黑树 | 无序 | 不安全 | 允许 | O(1) | | LinkedHashMap | 链表+哈希表 | 保持插入/访问顺序 | 不安全 | 允许 | O(1) | | TreeMap | 红黑树 | 按键自然排序 | 不安全 | 不允许 | O(log n) | | Hashtable | 数组+链表 | 无序 | 安全 | 不允许 | O(1) | | ConcurrentHashMap| 分段锁机制 | 无序 | 安全 | 不允许 | O(1) | 三、核心方法详解 ```java // 基础操作 V put(K key, V value); // 添加/替换键值对 V get(Object key); // 根据key获取value boolean containsKey(Object key);// 检查key是否存在 V remove(Object key); // 删除指定key的映射 // 集合视图 Set<K> keySet(); // 获取所有key的集合 Collection<V> values(); // 获取所有value的集合 Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(); // 获取所有键值对集合 // 特殊操作 default V getOrDefault(Object key, V defaultValue); // 安全获取值 void forEach(BiConsumer<? super K,? super V> action); // Java8遍历 ``` 四、遍历方式对比(以HashMap为例) 1. EntrySet迭代器遍历(用户示例中的方式) ```java Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator(); while(it.hasNext()) { Map.Entry<Integer, String> entry = it.next(); System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue()); } ``` 2. 增强for循环遍历(推荐方式) ```java for(Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + "->" + entry.getValue()); } ``` 3. Lambda表达式遍历(Java8+) ```java map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "=" + v)); ``` 五、典使用场景 1. 数据缓存:使用HashMap实现快速查询 2. 配置存储:Properties类继承Hashtable 3. 数据统计:用TreeMap实现有序统计 4. 并发场景:ConcurrentHashMap处理高并发访问 六、注意事项 1. 键对象必须正确重写`hashCode()`和`equals()`方法 2. 初始容量与负载因子设置(默认0.75,空间与时间的权衡) 3. 并发修改异常:遍历时修改集合可能抛出ConcurrentModificationException 4. 使用保证类安全(如`Map<String, Integer>`) 七、底层原理简析(以HashMap为例) 1. 哈希桶结构:数组的每个元素称为桶(bucket) 2. 哈希冲突处理: - 链表法:JDK1.8前使用纯链表 - 红黑树:当链表长度>8时转换(提升查询效率) 3. 扩容机制:当size > capacity*loadFactor时,扩容为原来2倍 建议通过调试工具观察HashMap的结构变化,结合《Effective Java》中关于equals/hashCode的实现规范,可以深入理解Map集合的设计哲学。
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