前言： 本章主要是為了后面學(xué)習(xí)集合框架所做的知識(shí)補(bǔ)充。補(bǔ)充了泛型以及包裝類兩個(gè)知識(shí)，但是該章泛型的講解不夠全面，主要是為了集合框架學(xué)習(xí)做鋪墊。

1. 預(yù)備知識(shí)-泛型（Generic）

1.1 泛型的引入

我們之前實(shí)現(xiàn)過的順序表，實(shí)現(xiàn)的是保存某一類型的元素（如 int 型）

示例代碼：

public class MyArrayList{
    private int[] array;	  // 保存順序表的元素，元素都為 int 類型
    private int size;		  // 保存順序表內(nèi)存數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)
	public MyArrayList(){
        this.array=new int[10];
    }
    public void add(int val){
        // 尾插
        this.array[size]=val;
        this.size++;
    }
    public int get(int index){
        // 獲取 index 位置的元素
        return this.array[index];
    }
    ...
}

但是這樣寫的話，這個(gè)順序表就只能存儲(chǔ) int 類型的元素了

如果現(xiàn)在需要保存指向 Person 類型對(duì)象的引用的順序表，該如何解決呢？如果又需要保存指向 Book 類型對(duì)象的引用呢？

• 首先，我們在學(xué)習(xí)多態(tài)的時(shí)了解到：基類的引用可以指向子類的對(duì)象
• 其次，我們也知道 Object 類是 Java 中所有所有類的祖先類

因此，要解決上述問題，我們可以這樣做

將我們的順序表的元素類型定義成 Object 類型，這樣我們的 Object 類型的引用可以指向 Person 類型的對(duì)象或者指向 Book 類型的對(duì)象

示例代碼：

public class MyArrayList{
    private Object[] array;	  // 保存順序表的元素，即 Object 類型的引用
    private int size;		  // 保存順序表內(nèi)存數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)
	public MyArrayList(){
        this.array=new Object[10];
    }
    public void add(Object val){
        // 尾插
        this.array[size]=val;
        this.size++;
    }
    public Object get(int index){
        // 獲取 index 位置的元素
        return this.array[index];
    }
    ...
}

這樣，我們就可以很自由的存儲(chǔ)指向任意類型的對(duì)象的引用到我們的順序表了

示例代碼：

MyArrayList books = new MyArrayList();
for(int i=0; i<10;i++){
    books.add(new Book());	// 插入10本書到順序表
}

MyArrayList people = new MyArrayList();
for(int i=0; i<10; i++){
    people.add(new Person());	// 插入10個(gè)人到順序表
}

遺留問題： 現(xiàn)在的 MyArrayList 雖然可以做到添加任意類型的引用到其中，但會(huì)遇到下面的問題

當(dāng)我們使用這樣的代碼時(shí)，明知道存儲(chǔ)的是哪種類型的元素，但還是要進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。如

MyArrayList books = new MyArrayList();
books.add(1);

// 將 Object 類型轉(zhuǎn)換為 int 類型 （需要類型轉(zhuǎn)換才能成功）
int val=(int)books.get(0);
System.out.println(val);
// 結(jié)果為：1

雖然知道返回的元素是 int 類型，但還是要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

創(chuàng)建的一個(gè) MyArrayList 中可以存放各種類型，形成了一個(gè)大雜燴。并且將 Object 類型（具體是 A 類型）轉(zhuǎn)換為 B 類型時(shí)，即使強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，也會(huì)產(chǎn)生異常 ClassCastException

MyArrayList books = new MyArrayList();
books.add(new Book());
    
// 將 Object 類型轉(zhuǎn)換為 Person （需要類型轉(zhuǎn)換才能成功）
Person person = (Person)books.get(0);
// 但是雖然編譯正確了，運(yùn)行時(shí)還是會(huì)拋出異常 ClassCastException

因此 Java 針對(duì)這一問題就出現(xiàn)了泛型

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一個(gè)新特性，泛型提供了編譯時(shí)類型安全檢測機(jī)制，該機(jī)制允許程序員在編譯時(shí)檢測到非法的類型。

泛型的本質(zhì)是參數(shù)化類型，也就是說所操作的數(shù)據(jù)類型被指定為一個(gè)參數(shù)。

1.2 泛型的分類

泛型可以分為兩類

• 泛型類
• 泛型方法

預(yù)備知識(shí)主要是為了學(xué)習(xí)、理解集合框架，所以這里只簡單介紹泛型類，后面將會(huì)專門為泛型寫一個(gè)章節(jié)。

1.3 泛型類的定義

規(guī)則：

• 在類名后面添加了類型參數(shù)聲明
• 泛型類的類型參數(shù)聲明部分包含一個(gè)或多個(gè)類型參數(shù)，參數(shù)間用逗號(hào)隔開。一個(gè)泛型參數(shù)，也被稱為一個(gè)類型變量，是用于指定一個(gè)泛型類型名稱的標(biāo)識(shí)符
• 泛型的泛型參數(shù)一定是類類型，如果是簡單類型，那么必須是對(duì)應(yīng)的包裝類

這里直接將上面定義的 MyArrayList 類改寫成泛型類

示例代碼：

public class MyArrayList<T>{
    private T[] array;
    private int size;
	public MyArrayList(){
        this.array=(T[])new Object[10];
    }
    public void add(T val){
        this.array[size]=val;
        this.size++;
    }
    public T get(int index){
        return this.array[index];
    }
    ...
}

此時(shí)我們就將這個(gè)順序表改寫成了一個(gè)泛型類，接下來我們來使用它

示例代碼：

MyArrayList<String> myArrayList = new MyArrayList<>();
myArrayList.add("Hello");
myArrayList.add("Goodbye");
String s = myArrayList.get(0);
System.out.println(s);
// 結(jié)果為：Hello

上述的 myArrayList 只能存放 String 類型的元素，并且不需要再添加強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

泛型的意義：

• 自動(dòng)進(jìn)行類型的檢查
• 自動(dòng)進(jìn)行類型的轉(zhuǎn)換

Java 中泛型標(biāo)記符： 類型形參一般使用一個(gè)大寫字母表示，如：

• E — Element（在集合中使用，因?yàn)榧现写娣诺氖窃兀?/li>
• T — Type（Java 類）
• K — Key（鍵）
• V — Value（值）
• N — Number（數(shù)值類型）
• ? —表示不確定的 Java 類型

1.4 泛型編譯的機(jī)制

如果不重寫 toString 方法，輸出某個(gè)類的實(shí)例化對(duì)象，如

代碼示例：

// 假設(shè)創(chuàng)建了一個(gè) Person 類
Person person = new Person();
System.out.println(person);

結(jié)果為：

如果用上述的泛型類，輸出其實(shí)例化對(duì)象，如

代碼示例：

MyArrayList<String> myArrayList1 = new MyArrayList<>();
System.out.println(myArrayList1);
MyArrayList<Integer> myArrayList2 = new MyArrayList<>();
System.out.println(myArrayList2);
MyArrayList<Boolean> myArrayList3 = new MyArrayList<>();
System.out.println(myArrayList3);

結(jié)果為：

我們發(fā)現(xiàn)：

泛型類和非泛型類輸出的樣例格式都是一樣的：類名@地址

為什么泛型類的實(shí)例化對(duì)象結(jié)果不是輸出泛型類后面的泛型參數(shù) < T > 呢？

這里就要了解泛型是怎么編譯的

泛型的編譯使用了一種機(jī)制：擦除機(jī)制

擦除機(jī)制只作用于編譯期間，換句話說，泛型就是編譯時(shí)期的一種機(jī)制，運(yùn)行期間沒有泛型的概念

解釋：

• 當(dāng)我們存放元素的時(shí)候，泛型就會(huì)根據(jù) <T> 自動(dòng)進(jìn)行類型的檢查。
• 但編譯的時(shí)候，這些 <T> 就被擦除成了 Object

2. 預(yù)備知識(shí)-包裝類（Wrapper Class）

Object 引用可以指向任意類型的對(duì)象，但有例外出現(xiàn)了，8 種基本數(shù)據(jù)類型不是對(duì)象，那豈不是剛才的泛型機(jī)制要失效了？

實(shí)際上也確實(shí)如此，為了解決這個(gè)問題，Java 中引入了一類特殊的類，即這 8 種基本數(shù)據(jù)類型的包裝類。在使用過程中，會(huì)將類似 int 這樣的值包裝到一個(gè)對(duì)象中去。

2.1 基本數(shù)據(jù)類型和包裝類的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.2 包裝類介紹

Java 是一個(gè)面向?qū)ο蟮恼Z言，基本類型并不具有對(duì)象的性質(zhì)，為了與其他對(duì)象“接軌”就出現(xiàn)了包裝類型

既然包裝類是一個(gè)類，那么就有它對(duì)應(yīng)的成員變量和成員方法。打孔大家可以具體的去查看文檔了解各個(gè)包裝類

2.3 裝箱（boxing）和拆箱（unboxing）

包裝類中有兩個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，裝箱和拆箱

• 裝箱： 把基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)為對(duì)應(yīng)的包裝類型
• 拆箱： 把包裝類型轉(zhuǎn)換為基本數(shù)據(jù)類型

裝箱示例代碼：

// 方式一
Integer i1 = 10;
// 方式二
Integer i2 = Integer.valueOf(10);
// 方式三
Integer i3 = new Integer(10);

拆箱示例代碼：

// 方式一
int i = i1;
// 方式二
int i = i1.intValue();

2.4 自動(dòng)裝箱（autoboxing）和自動(dòng)拆箱（autounboxing）

那自動(dòng)裝箱又是什么呢？我們可以對(duì)下面這份代碼進(jìn)行反編譯（反編譯指令為 javap -c 類名）

代碼示例：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Integer i = 10;
        int j = i;
    }
}

通過反編譯指令，得到了如下結(jié)果：

• 我們發(fā)現(xiàn)在底層中 10 是通過 Integer.valueOf 這個(gè)靜態(tài)方法賦值給了 i，進(jìn)行裝箱操作
• 再將 i 通過 Integer.intValue 這個(gè)方法復(fù)制給了 j，進(jìn)行拆箱操作

那么什么是手動(dòng)裝箱和手動(dòng)拆箱呢？

就是和底層原理一樣，通過 Integer.valueOf 和 Integer.intValue 方法進(jìn)行的裝箱和拆箱就是手動(dòng)的

而不是通過這些方法進(jìn)行的裝箱和拆箱就是自動(dòng)的

2.5 包裝類面試題

思考下列代碼結(jié)果：

Integer a = 120;
Integer b = 120;
System.out.println(a == b);

結(jié)果為：true

再看一個(gè)代碼：

Integer a = 130;
Integer b = 130;
System.out.println(a == b);

結(jié)果為：false

這是為什么呢？

• 首先我們看到 a 和 b 都進(jìn)行了裝包操作，因此我們就要去了解裝包的時(shí)候發(fā)生了什么
• 通過轉(zhuǎn)到 Integer.valueOf 的定義我們看到

• 該定義意思就是：如果 i 大于等于 IntegerCache 的最小值，小于它的最大值，就返回 IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)] ，否則就返回 new Integer(i)
• 而 new 一個(gè)對(duì)象的話，相當(dāng)于比較的就是地址的值了，所以是 false
• 因此我們要知道 IntegerCache 的最大值以及最小值是多少，此時(shí)我們轉(zhuǎn)到它的定義

• 上圖中我們了解到 low 為 -128、high為 127，而 cache 其實(shí)就是一個(gè)數(shù)組。我們知道數(shù)組的下標(biāo)是從 0 開始的，而 i + (-IntegerCache.low) 表示的最小值正好就是 0，也就是說明數(shù)組下標(biāo)為 0 時(shí)存儲(chǔ)的值就為 -128，并且依次往后遞推。
• 因此數(shù)值在 -128 到 127 之間時(shí)返回的就是和這個(gè)數(shù)相同的值，所以結(jié)果為 true

那為什么要專門創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組呢？所有數(shù)字返回 new 的對(duì)象不就行了嗎？

這是因?yàn)?，這樣做可以提高效率。實(shí)例化對(duì)象是需要消耗資源的。而數(shù)組其實(shí)就是一個(gè)對(duì)象，可以減少資源的消耗。

到此這篇關(guān)于Java集合框架入門之泛型和包裝類的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 泛型詳解內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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