Java 深入淺出講解泛型與包裝類

2022-04-02 13:01:57

1、什麼是泛型

泛型的本質是為了引數化型別（在不建立新的型別的情況下，通過泛型指定的不同型別來控制形參具體限制的型別）。

先看以下的例子：

我們以前學過的陣列，只能存放指定型別的元素。如：int[] array=new int[10];String[] array=new String[10];而Object類是所有類的父類別，那麼我們是否可以建立Obj陣列呢？

class Myarray{
    public Object[] array=new Object[10];
    public void setVal(int pos,Object val){
        this.array[pos]=val;
    }
    public Object getPos(int pos){
        return this.array[pos];
    }
}
public class TestDemo{
    public static void main(String[] args) {
        Myarray myarray=new Myarray();
        myarray.setVal(1,0);
        myarray.setVal(2,"shduie");//字串也可以存放
        String ret=(String)myarray.getPos(2);//雖然我們知道它是字串型別，但是還是要強制型別轉換
        System.out.println(ret);
    }
}

以上程式碼實現後，我們發現：

任何型別的資料都能存放
2號下標本來就是字串，但是必須進行強制型別轉換

以此引出泛型，泛型的目的就是：指定當前的容器要持有什麼型別的物件，讓編譯器自己去檢查。

2、泛型的語法

class 泛型類名稱< 型別形參列表>{

//這裡可以使用型別引數

}

泛型的使用：

泛型類<型別實參> 變數名=new 泛型類<型別實參>（構造方法實參）

MyArray list=new MyArray<>();

【注】

型別後的<>代表預留位置，表示當前類是一個泛型類
在範例化泛型時，<>中不能是簡單的型別，需要是包裝類
<>不參與泛型的型別組成
不能new泛型型別的陣列
使用泛型不需要進行強制型別轉換

一個簡單的泛型：

//此處T可以隨便寫為任意標識，常見的如T、E、K、V等形式的引數常用於表示泛型
//在範例化泛型類時，必須指定T的具體型別
public class Test<T>{ 
    //key這個成員變數的型別為T,T的型別由外部指定  
   private T key;
 
    public Test(T key) { //泛型構造方法形參key的型別也為T，T的型別由外部指定
        this.key = key;
    }
 
    public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值型別為T，T的型別由外部指定
        return key;
    }
}

擦除機制：編譯時會將<>中的型別擦除掉，所以<>中的東西不參與型別的組成。會將T擦除為Object。

為什麼不能範例化泛型型別的陣列？

陣列和泛型之間的一個重要區別是它們如何強制執行型別檢查。陣列在執行時儲存和檢查型別資訊，而泛型是在編譯時檢查型別錯誤。

返回的Object陣列裡面，可能存放著任何型別的資料，如string，通過int型別的陣列來接收，編譯器認為是不安全的。

3、泛型的上界

語法：

class 泛型類名稱<T extends 型別邊界>{

}

例：

public class MyArray{} //E只能是Number或Number的子類

public class MyArray<E extends Comparable<E>>{}

//E一定實現了Comparable介面的類

【注】沒有指定邊界的E，可以看作 E extends Object

4、萬用字元

？用於在泛型的使用，即為萬用字元。萬用字元用來解決反泛型無法協變的問題。

如下兩段程式碼：

程式碼一：
public static<T> void printList1(ArrayList<T> list){
   for(T x:list){
      System.out.println(x);
   }
}
 
程式碼二：
public static<T> void printList2(ArrayList<?> list){
   for(Object x:list){
      System.out.println(x);
   }
}

程式碼2中使用了萬用字元，和程式碼1相比，此時傳入程式碼1的具體是什麼資料型別，我們是不清楚的。

（1）萬用字元的上界

語法：

<? extends 上界>

<? extends Number>//可以傳入的實參型別為Number或Number的子類

例：對於以下關係，我們需要寫一個方法來列印儲存了Animal或者Animal子類的list。

Animal
Cat extends Animal
Dog extends Animal

程式碼一：

public static <t extends Animal> void print1(List<T> list>{
    for(T animal:list){
        System.out.println(animal);//呼叫了T的toString
    }
}

此時T型別是Animal的子類或自己。

程式碼二：通過萬用字元實現

public static void print2(List<? extends Animal> list){
    for(Animal animal:list){
       Syatem.out.println(animal);//呼叫了子類的toString方法
    }
}

兩種程式碼的區別：

對於泛型實現的方法來說，<T extends Animal>對T進行了限制，只能是Animal的子類。傳入Cat，就是Cat。
對於萬用字元實現的方法來說，相當於對Animal進行了規定，允許傳入Animal的子類。具體哪個子類，此時並不清楚。如：傳入Cat，實際上宣告的型別是Animal，使用多型才能呼叫Cat的toString方法

萬用字元上界→父子類關係：

//需要使用萬用字元來確定父子型別

MyArrayList<? extends Number>是MyArrayList<Integer>或者MyArrayList<Double>的父類別

MyArrayList<?>是MyArrayList<? extends Number>的父類別

 ArrayList<Integer> arrayList1 = new ArrayList<>();
 ArrayList<Double> arrayList2 = new ArrayList<>();
 List<? extends Number> list = arrayList1;
 //list.add(1,1);//報錯，此時list的參照的子類物件有很多，再新增的時候，任何子型別都可以，為了安全，java不讓這樣進行新增操作。
 Number a = list.get(0);//可以通過
 Integer i = list.get(0);//編譯錯誤，只能確定是Number子類

【注】

不能對其進行新增，list中儲存的可能是Number也可能是Number的子類，無法確定型別。
萬用字元上界適合讀取，不適合寫入。

（2）萬用字元的下界

語法：

<? super 下界>

<? super Integer>//可以傳入的引數型別是Integer或者Integer的父類別

萬用字元下界的父子類關係：

MyArrayList<? super Integer>是MyArrayList<Intrger>的父類別型別

MyArrayList<？>是MyArrayList<? super Integer>的父類別

萬用字元下界適合寫入元素，不適合讀取。

5、包裝類

在Java中，由於基本型別不是繼承自Object，為了在泛型中可以支援基本型別，每個基本型別都對應了一個包裝類。除了Integer和Character，其餘基本型別的包裝類都是首字母大寫。

拆箱和裝箱：

int i=10;
 
//裝箱操作，新建一個Integer型別物件，將i的值放入物件的某個屬性中
Integer ii=i;  //自動裝箱
//Integer ii=Integer.valueOf(i);
Integer ij= new Integer(i);//顯示裝箱
 
//拆箱操作，將Integer物件中的值取出，放到一個基本資料型別中
int j=ii.intValue();//顯示的拆箱
int jj=ii;//隱式的拆箱

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