包装类和初阶泛型(详解)

【本节目标】
1. 以能阅读 java 集合源码为目标学习泛型
2. 掌握包装类
3. 掌握泛型

1. 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。

除了Integer和Character其余的都是首字母大写 .

1.2 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();

1.3 自动装箱和自动拆箱

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.

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

下面代码为什么输出什么??为什么呢

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);
}

输出true
false

low的值是-128,high是127.

数组就是-128 . . .. . . . .127. 共有256个位置

如果是在-128~127,就是在数组里面取东西.如果是范围之外,就需要在数组外取东西,所以就需要new,所以地址就不一样.

2. 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。----- 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.

3. 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?

代码示例:

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

问题：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

如果每次取出都需要强制转换,就很麻烦...

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。

3.1 泛型语法

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> {
}

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
}

上面代码改写如下:

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

2. 注释1处，不能new泛型类型的数组

意思是:

T[] t= new T[];

这样写是错误的.但是这样写也不好,且慢慢看文章,慢慢进行改进(按着逻辑顺序讲,方便吸收)

3. 注释2处，类型后加入 <Integer> 指定当前类型
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

4. 泛型类的应用

4.1 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

4.2 示例

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.

4.3 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.

MyArray<Integer> list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为 Integer

5. 泛型如何编译(重点)

那么，泛型到底是怎么编译的？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，要理解好他
还是需要一定的时间打磨。

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？

不行!!因为泛型是编译时期的概念,当程序运行起来到JVM的时候,就没有泛型这个概念了.
2、类型擦除，一定是把T变成Object吗？

是的

5.2 为什么不能实例化泛型数组

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 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:31)
*/

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

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。

public Objects[] ob = new Objects[10];

这样写更好,虽然返回的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。(但是源代码也是用这样的方法,我们也这样用就好啦.因为正确的方法很复杂,源代码不用我们也不用)

正确的方法:

(了解即可)

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