解析Java中的包装类和泛型

本文涉及的产品
云解析DNS,个人版 1个月
全局流量管理 GTM,标准版 1个月
公共DNS(含HTTPDNS解析),每月1000万次HTTP解析
简介: 解析Java中的包装类和泛型

一、包装类与基本类型

包装类,就是基本数据类型对应的类类型。我们已知Java中有8种基本数据类型,这些基本数据类型中除了int对应的包装类Integerchar对应的包装类Character其它包装类均为基本类型首字母大写。

装箱/装包: 把基本类型变为对应的包装类型

拆箱/拆包: 将包装类型拆箱为基本数据类型

//装箱/装包:把基本类型变为对应的包装类型
int a=10;
Integer val0 = (Integer)a;//自动装箱
Integer val1 = a;//自动装箱-->底层就是调用的是以下两个方法:

Integer val2 = Integer.valueOf(a);//手动装箱
Integer val3 = new Integer(a);    //手动装箱
    
//拆箱/拆包:将包装类型拆箱为基本数据类型
Integer value1 = 10;//这里存在自动装箱
int z = (int)value1;//自动拆箱
int a = value1;     //自动拆箱-->底层调用了以下方法:
int b = value1.intValue();//手动拆箱
double c = value1.doubleValue();//包装类的权限更大,可以拆成其它类型

一道有坑的面试题:

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);
}

先说结论,输出结果为 truefalse.其实这道题就考察了装箱的底层原理,我们找到装箱源码:

二、泛型

1、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。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。

2、引出泛型

需求: 实现一个类,类中包含一个数组成员可以存放任意类型的数据。

根据我们已知的知识,Object类默认为所有类的父类(包括八大基本类型的包装类),所以我们可以创建一个Object类型的数组用来容纳各种类型的数据。具体实现如下:

class MyArrays {
    public Object[] obj = new Object[5];

    public Object getPos(int pos) {
        return obj[pos];
    }

    public void setPos(Object val,int pos) {
        obj[pos] = val;
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArrays myArrays = new MyArrays();
        myArrays.setPos(6,0);
        myArrays.setPos("world",1);
        myArrays.setPos(10.5,2);
        int a = (int)myArrays.getPos(0);
        String str = (String)myArrays.getPos(1);
        double d = (double)myArrays.getPos(2);
    }
}

上面的Object数组确实可以实现什么类型的数据都能存储,但是也有一个问题:对于使用者来说,他们可能并不知道Object数组中每个下标存的到底是什么类型的数据,所以这就给使用时带来了麻烦。

结论:

所以更多情况下,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、泛型类的定义和使用

泛型语法

      //泛型类的定义
//概念化
class 泛型类名称<类型形参列表> {
  // 这里可以使用类型参数
}
//具体化
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> {
  // 这里可以使用类型参数
}
      //泛型类的使用
泛型类<类型实参> 变量名 = new 泛型类<类型实参>(构造方法实参); // 实例化一个泛型类对象

按照上述规则,将上面引入改写:

class MyArray<T> {
  // 泛型数组(底层为Object)
    public Object[] obj = new Object[5];

    public void setObj(int pos,T val) {
        obj[pos]=val;
    }
    
    public T getPos(int pos) {
        return (T)obj[pos];
    }
}
//测试
public class TestDemo {
    public static void main1(String[] args) {
        MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();
        //可以推导出实例化需要的类型实参为 Integer,所以这里的<>中内容可省略
        myArray.setObj(0,1);
        myArray.setObj(1,2);
        myArray.setObj(2,3);
        int a = myArray.getPos(0);
        //myArray.setObj(4,"hello");//编译器会对类型检查,导致此处编译报错
    }
}


注解:

类名后的 < T > 代表占位符,表示当前类是一个泛型类,T是类型形参(引用类型),一般使用一个大写字母表示,常用的名称有:

(1) E 表示 Element

(2) K 表示 Key

(3) V 表示 Value

(4) N 表示 Number

(5) T 表示 Type

(6) S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

测试代码中,类型后加入 < Integer > 指定当前容器类型为Integer.

int a = myArray.getPos(0);不需要进行强制类型转换.

myArray.setObj(4,"hello");编译报错,是因为上面已指定类当前的类型为Integer,编译器会帮我们进行类型检查.

泛型只能接受类,所有的基本数据类型必须使用包装类!

MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();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.

错误定义方式T[] ts = new T[5];不能new泛型类型的数组.

4、擦除机制

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。对于泛型的编译这里我们就点到为止,目前先了解泛型有这样一个机制,想要真正理解泛型是需要时间和知识的打磨的!

5、泛型的上界

语法

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

例如:

//代表将来指定的参数E类型一定是实现了Comparable这个接口的
class Alg<E extends Comparable<E>> {

}

//E是Number的子类或者E是Number本身
class Alg2<E extends Number> {

}

使用场景: 实现一个泛型类,包含一个求数组最大值的方法。

分析: 由于类型形参E是一个引用类型,我们知道引用类型数值比较是不能直接使用大于小于号的,而是需要使用compareTo()比较方法,使用此方法又需要实现Comparable接口,而此时如果不使用泛型上界的话,最终E会被擦除为Object导致不能使用compareTo()方法,所以需要使用泛型上界E extends Comparable<E>

class Alg<E extends Comparable<E>> {
  //如果不使用泛型上界会导致E被擦除为Object,后面
    public E findMax(E[] array) {
        E max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (max.compareTo(array[i])<0) {
                max = array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}
//测试
public class TestDemo {
    Alg<Integer> alg = new Alg<>();
    Integer[] array = {5,2,7,100,3,6,9};
    int max = alg.findMax(array);
    System.out.println(max);
}

6、泛型方法

语法

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

使用泛型方法改写上述求最大值泛型类:

class Alg2 {
    //这里将其改写成静态的方法
    public static  <E extends Comparable<E>> E findMax(E[] array) {
        E max = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if(max.compareTo(array[i])<0) {
                max=array[i];
            }
        }
        return max;
    }
}
//测试
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] array1 = {1,2,3,4,5};
        Integer[] array2 = {6,7,8,9,10};
        int max2 = Alg2.<Integer>findMax(array2);
        //可以使用类型推导省略<>
        int max1 = Alg2.findMax(array1);
        System.out.println("array1的最大值为:"+max1);
        System.out.println("array2的最大值为:"+max2);
    }

7、通配符

? 用于在泛型的使用,即为通配符

在"?"的基础上又产生了两个子通配符:

(1)? extends 类:设置通配符上限

<? extends 上界>
<? extends Number>//可以传入的实参类型是Number或者Number的子类

(2)? super 类:设置通配符下限

<? super 下界>
<? super Integer>//代表 可以传入的实参的类型是Integer或者Integer的父类类型

特别注意: 使用 ? 通配符时,无法对泛型类型进行具体化操作,即不能将具体类型赋值给 ?。因此,在使用 ? 通配符的地方,只能进行读取操作(获取或比较),而不能进行写入操作(添加或修改)。这是为了保证类型安全性。

总结

到这里本文就结束了,或许读完本文你对泛型的理解还是萌萌懂懂,不过这都没关系,本篇文章的主要目的是能够对泛型在语法层面有一个基本的认知,想要真正理解泛型是需要时间和知识的打磨的!


到此断断续续的JavaSE也就告一段落了,总的来说Java的语法没有那么多弯弯绕绕,重点在于理解“面向对象”的概念。当然了JavaSE对于整个编程星球来说也只是一块敲门砖。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索,我们下期再见喽!


相关文章
|
1天前
|
Java
解析Java线程池:参数详解与执行流程
解析Java线程池:参数详解与执行流程
6 1
|
1天前
|
安全 Java UED
深度解析Java中方法内的异步调用实践与应对方案
深度解析Java中方法内的异步调用实践与应对方案
6 1
|
22小时前
|
存储 安全 Java
JAVA泛型:类型安全,从编译时开始!
【6月更文挑战第28天】Java泛型是JDK 5引入的特性,用于在编译时实现类型安全的集合。它通过类型参数增强代码灵活性和重用性,减少错误。示例展示了泛型列表`List&lt;Integer&gt;`和`List&lt;String&gt;`如何确保元素类型正确,防止编译时类型不符。泛型提升了代码的类型安全、可读性和维护性。
|
22小时前
|
安全 Java 编译器
JAVA泛型,编译时类型安全的“秘密武器”
【6月更文挑战第28天】Java泛型是JDK 5引入的特性,用于在编译时增强类型安全和代码复用。它允许类、接口和方法使用类型参数,确保运行时类型匹配,减少了类型转换错误。例如,泛型方法`&lt;T&gt; void printArray(T[] array)`能接受任何类型数组,编译器会检查类型一致性。此外,泛型提升了代码的可读性、可维护性和与容器类的配合效率,优化整体软件质量。
|
21小时前
|
存储 安全 Java
JAVA泛型:为何它是编程界的“安全卫士”?
【6月更文挑战第28天】Java泛型增强了代码复用、可读性和类型安全。它们引入类型参数,允许在编译时检查类型,防止运行时异常。例如,泛型ArrayList防止了不兼容类型的添加,而泛型方法和类减少了重复代码。示例展示了泛型类`Box&lt;T&gt;`、泛型方法`printArray&lt;T&gt;`和泛型接口`Printer&lt;T&gt;`的使用,强调了泛型在确保类型安全和灵活性方面的价值。
|
23小时前
|
Java
Java 8 Collectors 深入解析与示例
Java 8 Collectors 深入解析与示例
4 0
|
1天前
|
设计模式 Java 中间件
深入探索Java设计模式:责任链模式解析与实践
深入探索Java设计模式:责任链模式解析与实践
4 0
|
1天前
|
存储 安全 Java
Java泛型:深度解析编译时类型安全的核心机制
【6月更文挑战第28天】Java泛型自JDK 1.5起增强了代码安全与复用。它们允许类、接口和方法使用类型参数,如`&lt;T&gt;`在`Box&lt;T&gt;`中。泛型确保编译时类型安全,例如`List&lt;String&gt;`防止了运行时ClassCastException。尽管运行时存在类型擦除,编译时检查仍保障安全。理解泛型核心机制对于优化Java编程至关重要。
|
22天前
|
Java API 容器
Java泛型的继承和通配符
Java泛型的继承和通配符
13 1
|
1月前
|
安全 Java API
Java一分钟之-泛型通配符:上限与下限野蛮类型
【5月更文挑战第19天】Java中的泛型通配符用于增强方法参数和变量的灵活性。通配符上限`? extends T`允许读取`T`或其子类型的列表,而通配符下限`? super T`允许向`T`或其父类型的列表写入。野蛮类型不指定泛型,可能引发运行时异常。注意,不能创建泛型通配符实例,也无法同时指定上下限。理解和适度使用这些概念能提升代码的通用性和安全性,但也需兼顾可读性。
40 3

推荐镜像

更多