【JAVA数据结构】包装类与认识泛型

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本文录入于《JAVA数据结构》专栏，本专栏是针对于大学生，编程小白精心打造的。笔者用重金(时间和精力)打造，将javaSE基础知识一网打尽，希望可以帮到读者们哦。

其他专栏：《算法详解》《C语言》《javaSE》等

内容分享：本期将会对包装类与泛型进行讲解

包装类

在java中，由于基本类型不是继承于Object类，为了让代码可以支持基本类型，java就给每个基本类型都对应装配了一个包装类型

基本数据类型与对应的包装类

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

这里除了int和char不同，其他的包装类都是首字符大写即可。

装箱和拆箱

    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        
        //显示装箱
        Integer b = Integer.valueOf(a);
        //显示拆箱
        int c = b.intValue();
        
        int i = 10;
        //自动装箱
        Integer j = i;
        //自动拆箱
        int d = j;
        
    }

在使用的过程中，装箱和拆箱的过程java为了减少开发者的负担就提供了自动机制，我们可以通过cmd来观察一下它的底层执行逻辑：

一道相关的面试题

这里有一个代码问题：输出什么？

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);
}

不观察它的源码可能就会以为是两个true，但其实答案是true，false

这就需要我们观察上面说到的valueOf的源码了：

通过源码我们发现当数字 >=-128 && <=127的时候就返回正常数字，越界了的话就会new一个新的对象，返回的就是地址，第一个打印没越界，第二个打印越界了，所以一个true，一个false

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。----- 来源《Java编程思想》对泛型的介绍。 

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。
 

一个问题引入泛型

我们需要实现一个类，类中包括一个数组成员，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？

class Myarray {
    public Object[] array = new Object[10];
    
    public void setArray(int pos, Object val) {
        this.array[pos] = val;
    }
    
    public Object getArray(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
}
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Myarray myarray = new Myarray();
        myarray.setArray(0, 1);
        myarray.setArray(1, "adsf");
        int a = (int)myarray.getArray(0);
        String b = (String)myarray.getArray(1);
    }

上面的代码实现后，我们发现一些问题：

虽然任何的数据类型是可以存放，但是如果在取出的时候不强制类型转换就会编译报错。

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。
 

泛型使用形式

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
}

泛型的使用

这时我们就可以将上面错误的代码改进了：

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

    public void setArray(int pos, T val) {
        this.array[pos] = val;
    }

    public T getArray(int pos) {
        return (T)this.array[pos];
    }
}
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Myarray<Integer> myarray = new Myarray<Integer>();
        myarray.setArray(0, 1);
        
        //这时就不用向下转型了
        int a = myarray.getArray(0);
    }

类名后的<T>表示占位符，表示的是当前类是一个泛型类，一般类型参数都用一个大写字母表示。

泛型的使用形式：

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

使用实例：

MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();

这里得注意一点：

泛型只能接受类，所有的基本类型必须使用包装类

泛型如何编译的

说到泛型编译，那就得提到一个知识点：擦除机制

我们可以通过cmd观察一下有<T>的底层代码：

通过cmd观察我们发现字节码文件中，所有T都变成了Object

在编译的过程中，将所有的T替换成Object这种机制，就叫做擦除机制。java的泛型是在编译级别实现的。编译器生产的字节码文件在运行期间是不包含泛型的类型信息的。

泛型的上界

在定义泛型类的时候，有的时候我们需要对传入的类型变量进行一定的约束，就可以通过类型边界来约束。

使用形式

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

栗子演示

举个栗子：

这里NUmber就是传入的类型变量的约束，不能超过了NUmber的范围，Number就是上界

class Pgone<T extends Number> {
    
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Pgone<Integer> pgone = new Pgone<Integer>();
        Pgone<Double> pgone2 = new Pgone<Double>();
        
    }

这里我们如果T没有指定边界，那么可以认为T extends Object

这里举个一个比较复杂的栗子：

我们写一个泛型类 求一个数组中的最大值

//我们知道T一定是引用类型 T类型 一定是要可以比较的
// 这里我们就要约束T 让他可以比较大小
// T就要实现Comparable接口
class Pig<T extends Comparable<T>> {
    public T findmax(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 static void main(String[] args) {
        Pig<Integer> pig = new Pig<Integer>();

    }

在实现Comparable接口后我们就可以使用里面的compareTo方法来比较了。

这里要注意如果传入的泛型没有实现Comparable接口，需要自己去实现一下：

class Person implements Comparable<Person>{
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        return 0;
    }
}

class Pig<T extends Comparable<T>> {
    public T findmax(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 static void main(String[] args) {
       Pig<Person> pig2 = new Pig<>();
    }

这里的person类就是先实现了Comparable接口，在当做类型传参到Pig类中求最大值

泛型方法

使用形式

方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { ... }

方式实例

我们在方法名前加上T即可。

在调用方法的时候，它会根据传入的参数类型自动判断类型

class Util {
    public<T extends Comparable<T>> T swap(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 Test {
    public static void main(String[] args) {
        Util util = new Util();
        Integer[] integer = new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,4};
        util.swap(integer);
    }

使用类型推导和不使用类型推导

Integer[] a = { ... };
intger.swap(a);

Integer[] a = { ... };
integer.<Integer>swap(a);

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