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【数据结构】泛型

9月前 作者：小胡_不糊涂 分类：Toy博客 阅读(39) 违法举报

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【数据结构】泛型。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

⭐ 作者：小胡_不糊涂
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【数据结构】泛型,浅谈数据结构,数据结构

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

除了 Integer 和 Character，其余基本类型的包装类都是首字母大写。

1.2 装箱和拆箱

int i = 10;

// 装箱操作，新建一个 Integer 类型对象，将 i 的值放入对象的某个属性中
Integer ii = Integer.valueOf(i);
Integer ij = new Integer(i);

// 拆箱操作，将 Integer 对象中的值取出，放到一个基本数据类型中
int j = ii.intValue();

1.3 自动装箱和拆箱

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。

int i = 10;

Integer ii = i; // 自动装箱
Integer ij = (Integer)i; // 自动装箱

int j = ii; // 自动拆箱
int k = (int)ii; // 自动拆箱

有奖竞答：下列代码输出什么，为什么？

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);
}

先看一下 Integer 的源码，可以知道被 Integer 修饰的变量取值范围是 -128~127。
【数据结构】泛型,浅谈数据结构,数据结构
所以，答案应该是：

【数据结构】泛型,浅谈数据结构,数据结构

2. 什么是泛型

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。

首先解决这样一个问题：
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？

按照我们之前的想法是使用数组，但数组只能存放指定类型的元素，例如：int[] array = new int[10]; String[] strs = newString[10];
而且所有类的父类，默认为Object类。数组是否可以创建为Object?

class MyArray {
    public Object[] array = new Object[10];
    public Object getPos(int pos) {
        return this.array[pos];
    }
    public void setVal(int pos,Object val) {
        this.array[pos] = val;
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyArray myArray = new MyArray();
        myArray.setVal(0,10);
        myArray.setVal(1,"hello");//字符串也可以存放
        String ret = myArray.getPos(1);//编译报错
        System.out.println(ret);
    }
}

【数据结构】泛型,浅谈数据结构,数据结构
上述代码中，虽然在 myArray 中任何类型的数据都可以存放，而且1号下标的元素是String类型的，但仍编译报错，此处必须进行强制类型转换。

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。

2.1 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> {
}
	class 泛型类名称<类型形参列表> extends 继承类/* 这里可以使用类型参数 */ {
	// 这里可以使用类型参数
}
class ClassName<T1, T2, ..., Tn> extends ParentClass<T1> {
	// 可以只使用部分类型参数
}

将上述代码进行改写如下：

class MyArray<T> {
	public T[] array = (T[])new Object[10];//注释1
	public T getPos(int pos) {
	return this.array[pos];
	}
	public void setVal(int pos,T val) {
	this.array[pos] = val;
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		MyArray<Integer> myArray = new MyArray<>();//注释2
		myArray.setVal(0,10);
		myArray.setVal(1,12);
		int ret = myArray.getPos(1);//注释3
		System.out.println(ret);
		myArray.setVal(2,"hello");//注释4
	}
}

代码解释：

  1. 类名后的 代表占位符，表示当前类是一个泛型类。

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 Element
K 表示 Key
V 表示 Value
N 表示 Number
T 表示 Type
S, U, V 等等 - 第二、第三、第四个类型

  1. 上面代码注释1处，不能new泛型类型的数组。

比如下面的语句就是不对的：

T[] ts = new T[5];//error
  1. 注释2处，类型后加入 <Integer> 指定当前类型。
  2. 注释3处，不需要进行强制类型转换。
  3. 注释4处，代码编译报错，此时因为在注释2处指定类当前的类型，此时在注释4处，编译器会在存放元素的时候帮助我们进行类型检查。

3. 泛型类的使用

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

示例：

MyArray<Integer> list = new MyArray<Integer>();

MyArray<Integer> list = new MyArray<>(); // 可以推导出实例化需要的类型实参为Integer

🍩泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类！

4. 泛型如何编译

4.1 擦除机制

通过cmd窗口的命令：javap -c 查看字节码文件，可见所有的T都是Object。

【数据结构】泛型,浅谈数据结构,数据结构
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。

4.2 为什么不能实例化泛型类型数组

先看一段代码：

class MyArray<T> {
	public T[] array = (T[])new Object[10];
	public T getPos(int pos) {
		return this.array[pos];
	}
	public void setVal(int pos,T val) {
		this.array[pos] = val;
	}
	public T[] getArray() {
		return array;
	}
}

public static void main(String[] args) {
	MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>();
	Integer[] strings = myArray1.getArray();
}

/*
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;
at TestDemo.main(TestDemo.java:31)
*/

报错原因：替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用，程序报错。
在getArray()返回的Object数组里面，可能存放的是任何的数据类型，可能是String，可能是Person，运行的时候，直接转给Integer类型的数组，编译器认为是不安全的

将上述代码修改为：

class MyArray<T> {
	public T[] array;
	public MyArray() {
	}
	
	/**
	* 通过反射创建，指定类型的数组
	* @param clazz
	* @param capacity
	*/
	public MyArray(Class<T> clazz, int capacity) {
		array = (T[])Array.newInstance(clazz, capacity);
	}
	public T getPos(int pos) {
		return this.array[pos];
	}
	public void setVal(int pos,T val) {
		this.array[pos] = val;
	}
	public T[] getArray() {
		return array;
	}
}

public static void main(String[] args) {
	MyArray<Integer> myArray1 = new MyArray<>(Integer.class,10);
	Integer[] integers = myArray1.getArray();
}

5. 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。
语法：

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

示例：

public class MyArray<E extends Number> {
	...
}

🍩只接受 Number 的子类型作为 E 的类型实参

MyArray<Integer> l1; // 正常，因为 Integer 是 Number 的子类型
MyArray<String> l2; // 编译错误，因为 String 不是 Number 的子类型

🍩没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

复杂示例：

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

🍩E必须是实现了Comparable接口的

6. 泛型方法

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) { ... }

示例1：

public class Util {
	//静态的泛型方法 需要在static后用<>声明泛型类型参数
	public static <E> void swap(E[] array, int i, int j) {
		E t = array[i];
		array[i] = array[j];
		array[j] = t;
	}
}

示例2：可以类型推导

Integer[] a = { ... };
swap(a, 0, 9);

String[] b = { ... };
swap(b, 0, 9);

示例3：不使用类型推导

Integer[] a = { ... };
Util.<Integer>swap(a, 0, 9);

String[] b = { ... };
Util.<String>swap(b, 0, 9);

7. 通配符

? 用于在泛型的使用，即为通配符

7.1 通配符解决的问题

下面这段代码能够正常打印：

class Message<T> {
    private T message ;
    public T getMessage() {
        return message;
    }
    public void setMessage(T message) {
        this.message = message;
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Message<String> message = new Message<>() ;
        message.setMessage("Helloworld");
        fun(message);
    }
    public static void fun(Message<String> temp){
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
}

但是，如果现在泛型的类型设置的不是String，而是Integer，还能打印吗？
【数据结构】泛型,浅谈数据结构,数据结构
这是因为fun方法只能接收String类型的数据

为了可以接收所有的泛型类型，但是又不能够让用户随意修改。这种情况就需要使用通配符"?"来处理
例如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Message<Integer> message = new Message() ;
        message.setMessage(55);
        fun(message);
    }
    // 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改
    public static void fun(Message<?> temp){
        //temp.setMessage(100); 无法修改！
        System.out.println(temp.getMessage());
    }
}

在"?"的基础上又产生了两个子通配符：
? extends 类：设置通配符上限
? super 类：设置通配符下限

7.2 通配符上界

语法：

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

【数据结构】泛型,浅谈数据结构,数据结构
实现上图的关系：

class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}
class Banana extends Fruit {
}

class Message<T> { // 设置泛型
	private T message ;
	public T getMessage() {
		return message;
		}
	public void setMessage(T message) {
		this.message = message;
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Message<Apple> message = new Message<>() ;
		message.setMessage(new Apple());
		fun(message);
		Message<Banana> message2 = new Message<>() ;
		message2.setMessage(new Banana());
		fun(message2);
	}
	// 此时使用通配符"?"描述的是它可以接收任意类型，但是由于不确定类型，所以无法修改
	public static void fun(Message<? extends Fruit> temp){
		//temp.setMessage(new Banana()); //仍然无法修改！
		//temp.setMessage(new Apple()); //仍然无法修改！
		System.out.println(temp.getMessage());
	}
}

此时无法在fun函数中对temp进行添加元素，因为temp接收的是Fruit和他的子类，此时存储的元素应该是哪个子类无法确定。所以添加会报错！但是可以获取元素：

public static void fun(Message<? extends Fruit> temp){
	//temp.setMessage(new Banana()); //仍然无法修改！
	//temp.setMessage(new Apple()); //仍然无法修改！
	Fruit b = temp.getMessage();
	System.out.println(b);
}

通配符的上界，不能进行写入数据，只能进行读取数据。

7.3 通配符下界

语法：

<? 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

【数据结构】泛型,浅谈数据结构,数据结构
实现上图关系：

class Food {
}
class Fruit extends Food {
}
class Apple extends Fruit {
}

class Plate<T> {
	private T plate ;
	public T getPlate() {
		return plate;
	}
	public void setPlate(T plate) {
		this.plate = plate;
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Plate<Fruit> plate1 = new Plate<>();
		plate1.setPlate(new Fruit());
		fun(plate1);
		Plate<Food> plate2 = new Plate<>();
		plate2.setPlate(new Food());
		fun(plate2);
	}
	public static void fun(Plate<? super Fruit> temp){
		// 此时可以修改！！添加的是Fruit 或者Fruit的子类
		temp.setPlate(new Apple());//这个是Fruit的子类
		temp.setPlate(new Fruit());//这个是Fruit的本身
		//Fruit fruit = temp.getPlate(); 不能接收，这里无法确定是哪个父类
		System.out.println(temp.getPlate());//只能直接输出
	}
}

通配符的下界，不能进行读取数据，只能写入数据。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-724091.html

到了这里，关于【数据结构】泛型的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！

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