八分钟“手撕”包装类与泛型-编程知识

一、包装类

基本数据类型和对应的包装类

装箱和拆箱

【思考题】

二、泛型

什么是泛型

引出泛型

怎么定义泛型和使用泛型

裸类型(Raw Type)

擦除机制

额外，注意下列代码：

泛型的上界

泛型的接口应用

泛型方法

一、包装类

简单来说：为了服务泛型，把基本类型做成一个引用类型。

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

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

装箱和拆箱

public class Type {public static void main(String[] args) {int i=10;double d=1.0;//显式装箱Integer i1=Integer.valueOf(i);Double d1=Double.valueOf(d);//隐式装箱Integer i2=i;Double d2=d;//显式拆箱int i3=i1.intValue();double d3=d2.doubleValue();//隐式拆箱int i4=i1;double d4=d1;System.out.println(i1);System.out.println(d1);}
}
//执行结果
10
1.0

从上面代码中，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。 也就是自动（隐式）装 / 拆箱

小小的思考：

对于Integer来说，这是个类（引用类型），为什么能直接打印值呢？而不是地址呢?

答：在Integer源码里面，它自己实现了重写toString（）方法，可以直接输出值。

【思考题】

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);
}
//执行结果
true
false

为什么两次打印会不一样呢？

答：在Integer这个包装类中，Integer可以允许的值是-128~127，如果输入的值在这个区间以内，就直接返回区间的值；也就是说128超出了这个范围，这时候会new一个新的Integer出来，那让我们看看下面源码是怎么写的：

所以说上述的思考题中，128超出了这个区间，new出的两个空间，这时候他们的地址都是不一样的，==比较的是地址，所以返回false。

二、泛型

什么是泛型

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。

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：

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?

代码如下：

class MyArray{Object[] array=new Object[10];public Object getPos(int pos){return this.array[pos];}public void setPos(int pos,Object x){this.array[pos]=x;}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {MyArray myArray=new MyArray();myArray.setPos(0,10);myArray.setPos(1,2);myArray.setPos(2,"hello");String s1=myArray.getPos(2);//编译报错String s2=(String)myArray.getPos(2);//需要强转}
}
//执行结果
java: 不兼容的类型: java.lang.Object无法转换为java.lang.String

这时我们会有两个问题：

1.这个数组中又有String又有int是不是太混乱了；

2.强转可行，那每次我都需要强转是不是太麻烦了

我期望的是：

你能接收我指定类型的数据，传什么你能放什么，还可以直接使用。

你上面的代码实现的只是：

Object不能把类型作为参数传递，它只是能接收任何类型的数据，毕竟不管是什么类型，都需要强转。

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。意义：数据类型参数化，编译时自动进行类型检查和转换

简单来说，泛型就是来优化上面那个代码的，让它能统一放进你想放的类型，还不需要强制类型转化。解决了上面两个问题。

怎么定义泛型和使用泛型

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
}

所以根据语法，我们可以写出下列代码:

package demo2;//<T>代表的这是一个泛型类（有<>都是泛型）
class MyArray<T>{Object[] array=new Object[10];//1//除了上面这一条代码，把下列所有Object替换成Tpublic T getPos(int pos){return (T)this.array[pos];}public void setPos(int pos,T x){this.array[pos]=x;}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {/* MyArray后面加个<>,里面放的是你要存放的类型，而后面MyArray的<>,里面可以不写，编译器可以自动判断 */MyArray<Integer> myArray=new MyArray<>();//2myArray.setPos(1,2);myArray.setPos(2,3);\int ret=myArray.getPos(1);//3myArray.setPos(3,"hello");//4,这时候会编译报错String s=(String) myArray.getPos(3);//强转都不行}
}
//执行结果
java: 不兼容的类型: java.lang.String无法转换为java.lang.Integer

1. 类名后的代表占位符，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

2. 注释1处，不能new泛型类型的数组

T[] ts = new T[5];//是不对的

3. 注释2处，类型后加入指定当前类型。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！

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。

裸类型(Raw Type)

裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参，例如 MyArrayList 就是一个裸类型。

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。

擦除机制

那么，泛型到底是怎么编译的？

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。

提出问题：

1、那为什么，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？

答：我编译的时候不知道你的T是谁，我是在擦除机制擦完之后才知道你的T是谁。所以当我new一个对象时，我必须知道T是谁，它必须有一个具体的类型。否则它语法都无法通过。

2、类型擦除，一定是把T变成Object吗？

答：在Java中，类型擦除是指在泛型代码编译过程中，编译器将所有泛型类型参数替换为其上界或Object类型。（下个知识点）

额外，注意下列代码：

class MyArray<T>{public T[] array=(T[])new Object[10];public T getPos(int pos){return (T)this.array[pos];}public void setPos(int pos,T x){this.array[pos]=x;}
//返回这个数组public T[] getArray(){return array;}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {MyArray<String> myArray=new MyArray<>();myArray.setPos(1,"hello");String[] s=myArray.getArray();//运行出错}
}
//执行结果
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: class [Ljava.lang.Object; cannot be cast to class [Ljava.lang.String; ([Ljava.lang.Object; and [Ljava.lang.String; are in module java.base of loader 'bootstrap')

为什么这里会报错呢，报的类型转换异常（强转都不行）

问题：既然T的本质是Object，Object又是所有类的父类，那Object给到子类，为什么不行呢？

答：Object是String的父类没错，但是这里是个数组，Object[]就不是String[]的父类了。

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。

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（或者Number自己）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error: type argument String is not within bounds of type-variable E
MyArrayList<String> l2;
^
where E is a type-variable:
E extends Number declared in class MyArrayList

了解：没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

泛型的接口应用

class findMax<T extends Comparable<T>>{public T find(T[] arr){T max=arr[0];for (int i = 1; i < arr.length; i++) {if(arr[i].compareTo(max)>0){max=arr[i];}}return max;}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {findMax<Integer> findMax=new findMax<>();Integer[] arr={1,4,6,2,1,3};System.out.println(findMax.find(arr));}
}

T必须是实现了Comparable接口的，而<T>是Comparable也要是泛型。

泛型方法

class method{public<T extends Comparable> T find(T[] arr){T max=arr[0];for (int i = 1; i < arr.length; i++) {if(arr[i].compareTo(max)>0){max=arr[i];}}return max;}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {findMax<Integer> findMax=new findMax<>();Integer[] arr={1,4,6,2,1,3};System.out.println(findMax.find(arr));}
}

相当于：把接口应用那个方法直接拿起来用，但是要在方法的前面加上<T extends Comparable>

在方法那里加上Static就是静态的泛型方法，使用的时候用类名调用就好了。