Java之初始泛型

news2024/9/20 20:32:44

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。

1.1 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

1.2 装箱和拆箱

public static void main(String[] args) {
        int i1=10;
        Integer i2=i1;//自动装箱
        Integer i3 = Integer.valueOf(i1);//主动装箱

        Integer j1=10;
        int j2=j1;//自动拆箱
        int j3=j1.intValue();//主动拆箱
    }

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。
我们通过反汇编来了解一下自动装箱和自动拆箱
在这里插入图片描述

了解了装箱和拆箱，我们来通过一段代码来深度了解一下：

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);
 }

在这里插入图片描述
为了解决这个问题，我们从Integer的底层代码来思考

得出结论：
在区间[-128,127)内直接比较两数大小，
在区间外产生了新的对象，比较的产生新对象的地址。

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。

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？
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];
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[] objects=new Object[10];
    public void setObjects(int pos,Object val){
        this.objects[pos]=val;
    }
    public Object getPosval(int pos){
        return this.objects[pos];
    }
}
public class TestGenerics {

    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray=new MyArray();
        myArray.setObjects(0,1);
        myArray.setObjects(1,3.14);
        myArray.setObjects(2,"xiaoming");
        myArray.setObjects(3,"true");
        System.out.println(myArray.getPosval(0));
        System.out.println(myArray.getPosval(1));
        String s=(String) myArray.getPosval(2);
        System.out.println(s);  
        //虽然可以存放任何类型数据 ，但是在取出时必须强制转换，非常的麻烦
    }
}

在这里插入图片描述

我们发现使用Object修饰的数组确实可以存放不同类型的数据，但是引发了一个新的问题
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 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> {  
}

对上述代码进行改写如下：

class MyArray<T>{类名后的<T>代表占位符，表示当前类是一个泛型类
    public Object[] objects=new Object[10];
    public void setVal(int pos,T val){
        this.objects[pos]=val;
    }
    public T getPosval(int pos){
        return (T)this.objects[pos];
    }
}
public class TestGenerics {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray1=new MyArray();
        myArray1.setVal(0,1);
        myArray1.setVal(1,2);
        MyArray<Double> myArray2=new MyArray<>();
        myArray2.setVal(0,3.14);
        MyArray<String> myArray3=new MyArray<>();
        myArray3.setVal(0,"xiaoming");
        System.out.println(myArray1.getPosval(0));
        System.out.println(myArray1.getPosval(1));
        System.out.println(myArray2.getPosval(0));
        System.out.println(myArray3.getPosval(0));
    }
    }

在这里插入图片描述

4 泛型类的使用

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(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

5. 裸类型(Raw Type)

5.1 说明

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
下面的类型擦除部分，我们也会讲到编译器是如何使用裸类型的。

6 泛型如何编译的

6.1 擦除机制

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。
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。

7 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。

7.1 语法

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

7.2 示例

class Alg<T extends Comparable<T> >{

}

例如:找到数组中的最大值的代码如下

class Alg1<T extends Comparable<T> >{
   public T finMax(T[] array){
       T max = array[0];
       for (int i = 0; i <array.length ; i++) {
           //if(max<array[i]){//泛型类不能直接通过＞ ＜ ==来比较
           if(max.compareTo(array[i])<0) {
               max=array[i];
           }
       }
       return max;
   }
}

public class TestGenerics {
    public static void main(String[] args) {
        Alg1 alg=new Alg1();
        Integer[] array = {1,2,3,14,5};
        System.out.println(alg.finMax(array));
    }
}

8 泛型方法

8.1 定义语法

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

8.2 示例

//泛型方法
class Alg2{
    public<T extends Comparable> T finMax(T[] array){
        T max = array[0];
        for (int i = 0; i <array.length ; i++) {
            //if(max<array[i]){
            if(max.compareTo(array[i])<0) {
                max=array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}

//泛型方法
// //静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数
class Alg3{
    public static <T extends Comparable> T finMax(T[] array){
        T max = array[0];
        for (int i = 0; i <array.length ; i++) {
            //if(max<array[i]){
            if(max.compareTo(array[i])<0) {
                max=array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}