数据结构：3.包装类和泛型

【目标】1.了解包装类2. 以 能阅读java集合源码 为目标学习泛型3.了解泛型1.包装类Wrapper Class1.1 引出包装类1.1.1 什么是包装类一句话包装类就是把 Java 的 8 种基本数据类型int,double,char等“包装”成对应的类。以下是对应关系期终 int 和 char 的包装类需要特别注意。基本类型包装类intIntegerlongLongdoubleDoublecharCharacterbooleanBooleanbyteByteshortShortfloatFloat形象理解基本类型 一张写了数字“10”的纸片轻便但功能单一。包装类 把那张纸片放进一个信封里。信封上可以贴邮票、写字、盖章——对象能做很多事但多了一层包装。1.1.2 包装类存在的意义建议学完 “1.2 包装类的基础语法” 再看意义1让基本类型也能“变成对象”放进集合里这是最直接、最重要的原因。Java 的集合ArrayList,HashMap等只能存储对象不能存基本类型。// ❌ 这样写会报错ArrayListint 不允许 ArrayListint list new ArrayList(); // ✅ 必须用包装类 ArrayListInteger list new ArrayList(); list.add(10); // 自动装箱int → Integer int first list.get(0); // 自动拆箱Integer → int意义2提供实用的工具方法基本类型什么方法都没有而包装类却提供了很多静态方法这也正是包装类存在的意义。// 字符串转数字 int num Integer.parseInt(123); // 比较两个 int可以避免 null 问题 int result Integer.compare(10, 20); // -1 // 最大值/最小值 int max Integer.MAX_VALUE; // 2147483647 int min Integer.MIN_VALUE; // -2147483648意义3支持泛型泛型只能用类不能用基本类型。// ❌ 报错 Listint list1 new ArrayList(); // ✅ 正确 ListInteger list2 new ArrayList(); // 泛型方法也只能用包装类 public T T getValue(T value) { return value; } // 调用getValue(100) → 自动装箱成 Integer意义4可以表示“空值”null基本类型不能是null包装类可以。这在数据库操作、JSON解析等场景很重要。int a null; // ❌ 编译错误 Integer b null; // ✅ 可以 // 实际应用从数据库读取年龄字段可能是空值 Integer age getAgeFromDB(); // 可能是 null if (age null) { System.out.println(年龄未知); }意义5实现对象级特性可继承/多态包装类是被final修饰的不能被继承。但可以统一当作Number运用多态思想进行处理。// 多态Number 是 Integer、Double 等的父类public void printNumber(Number n) {System.out.println(n);}printNumber(100); // IntegerprintNumber(3.14); // Double可序列化包装类实现了Serializable可以跨网络传输。此处只是简单进行理解Serializable接口是一个空接口表明这个类的对象可以被序列化对象 → 字节流和反序列化字节流 → 对象。字节流就是一串按顺序排列的字节byte每个字节是 0~255 之间的整数它是计算机中所有数据在“传输/存储”时的底层通用形态。【字节流就是机器语言二进制语言和编程语言java、python等进行转化之间的根本中间变量】你写的所有东西 (Java代码、图片、文字、视频...)↓【字节流】 (底层二进制数据)↓┌─────────┬─────────┼──────────┬──────────┐↓ ↓ ↓ ↓ ↓字节码 序列化流 图片格式 文本编码 网络传输↓ ↓ ↓ ↓ ↓JVM 对象恢复 图片查看器 文本编辑器 网卡/路由器1.2 包装类相关语法1.2.1 装箱\装包1.2.2 拆箱\拆包1.3 补充知识1.3.1 关于缓存池问为什么会出现这一种情况答与缓存池针对于包装类只是为了方便交流而取的一个名字实际上就是一块普通的堆空间有关具体解释如下首先我们要明白缓存池是什么缓存池说白了就是普通的堆空间。具体解析对于包装类而言他是一个类那么必然会要创造对象即使我们看到 显示和隐式 都没有创建对象实际上是底层创建了对象感兴趣的可以去看一下源码我们把常用的包装类对象拿出来用一个静态数组来接收静态数组表明数组引用存放在方法区而具体的数组对象还是在堆上这个数组存的是包装类对象而不是数字包装类是否有缓存池缓存范围说明Integer✅ 有-128 ~ 127最典型、最常被讨论Long✅ 有-128 ~ 127和 Integer 一样Short✅ 有-128 ~ 127和 Integer 一样Byte✅ 有-128 ~ 127全部Byte 总共就 256 个值全缓存Character✅ 有0 ~ 127ASCII只缓存 ASCII 字符Boolean❌ 没有数组就两个常量不是数组是两个静态常量TRUE/FALSEDouble❌ 没有-浮点数范围太大不缓存Float❌ 没有-浮点数范围太大不缓存也就是说这里 aaa 和 bbb 指向了同一个对象而 aaa 和 bbb 都是引用存储的是地址在这里多说一点我们 直接打印引用 得到的并不是地址而是 hashCode() 的返回值而 ccc 和 ddd 分别指向的是不同的对象他们存储的地址并不相同所以出现的结果不同1.3.2 关于常量池问为什么会出现这一种情况答与常量池有关首先我们要明白常量池是什么常量池是堆上的一块特殊空间独立于堆上的其他空间。具体解析1. 在程序刚开始运行的时候常量池中是什么都没有的2. 我们把第一次通过 的形式创建的对象放入常量池中3. 等到以后再通过 的形式创建相同内容的对象的时候直接让这个引用指向常量池中已被创建的对象所以说 a 和 b 指向的是同一个对象那么通过 比较的是他们的实际地址实际地址相同所以说返回值为 true而通过 new 来创建对象的形式就是普通创建一个对象和常量池无关所以 a 和 c 进行比较返回的却是 false2.泛型2.1 引出泛型2.1.1什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。----- 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把 类型 当作参数2.2.2 泛型所能解决的问题示例需求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通过成员方法根据下标找到对应的值。 ​​​​​根据以上代码显示我们实现了需求但不难发现有两个问题1. 代码混乱类型混乱2. 需要我们进行手动强转在这种情况下我们数组中的任何数据都可以存取但是在更多情况下我们还是希望每一个数组有固定的类型而非一个 Object 就可以全部接受的这样不利于代码的维护。所以我们就引出了泛型把数据类型也当作一种“参数”进行传递。泛型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。2.2 语法2.2.1 泛型类1. class 泛型类名称类型参数列表extends 接口/类{......} —— 定义2. 泛型类名称类型参数列表 引用 new 泛型类名称类型参数列表()—— 运用//标红部分可不写如果不写那么就是运用了类型推导需求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通过成员方法根据下标找到对应的值。接下来我们用泛型类来实现该需求2.2.2 泛型方法类型修饰符 类型参数列表 返回值类型 泛型方法名称(参数列表) {......} —— 定义泛型方法名称(参数列表)这里运用了类型推导或者类名.类型参数列表泛型方法名称(参数列表) —— 运用我们拿以下例子来讲述泛型方法2.2.3 注意点1.类名后的代表占位符表示当前类是一个泛型类。【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 ElementK 表示 KeyV 表示 ValueN 表示 NumberT 表示 TypeS, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型2.不能new泛型类型的数组 意味着T[] arr new T[]; —— 错误T[] array (T[])new Object[10]; —— 正确2.3 泛型是如何编译的2.3.1 类型检查我们会进行类型检查检查参数 能否 赋值给e检查 参数类型 是否和 中的类型 一致2.3.2 类型擦除核心思想Java 泛型只在编译时存在运行时会被擦除成原始类型。泛型信息在编译时被擦除运行时统一替换为原始类型如Object或边界类型并自动插入必要的类型转换。在编译完成之后泛型便被擦除这时候我们就会从上面的情况变成下面的情况2.3.3 总结泛型的核心思想是「类型参数化」—— 将类型作为参数在编译时确定既保证了类型安全又实现了代码复用。2.4 泛型上界 和 泛型下界2.4.1泛型边界所谓泛型边界就是对传入的类型变量进行约束。接下来我们具体举例说明2.4.2 泛型上界泛型上界规定了作为参数传过来的类型参数必须是指定类型参数的本类或子类2.4.3 泛型下界泛型下界规定了作为参数传过来的类型参数必须是指定类型参数的本类或父类在这里下界我们不进行讲解等到集合框架学完再进行学习补充