【数据结构】(3)包装类和泛型

一、包装类

1、什么是包装类

将基础类型包装成的类就是包装类。由于基础类型不是继承 Object 类的类，所以在泛型不能直接支持基础类型，为了解决这个问题，就需要把基础类型转换为对应的包装类。

基础类型对应的包装类
基础类型	包装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolean	Boolean

2、装箱和拆箱

装箱：基础类型转换为包装类。

拆箱：包装类转换为基础类型。

以下为过时的写法：

3、自动装箱和拆箱

我们现在用的都是自动装箱、拆箱，第一种方式是最好的。

用 javap -v 命令反汇编字节码文件，可以看到编译器会自动添加 valueOf （装箱）和 intValue（拆箱）方法。

4、包装类的常量缓冲池

同是比较有相同内容的对象的地址，结果却不同：

这是因为 Integer 有一个常量池机制，当加载 Integer 类时，就会自动把 -128 ~ 127 范围的对象（常用的数值）放到常量池中：

因此，i8、i9 引用都是存放的常量池中 127 对象的地址，而 i10、i11 引用分别存放不同的堆中新创建的对象的地址：

注：128 并没有超过 Integer 的取值范围，它的范围大概是 -21亿 ~ 21 亿。

包装类的缓冲值范围
包装类	缓冲值范围
Byte	-128 ~ 127
Short	-128 ~ 127
Integer	-128 ~ 127
Long	-128 ~ 127
Float	无
Double	无
Character	0 ~ 127
Boolean	true 和 false

二、泛型

1、什么是泛型

一般的类和方法只能固定接收、返回一种类型的数据，但有时我们希望接收、返回很多种类型的数据。比如写一个加法器，里面的数据可以是整型、浮点型，如果使用方法重载，方法里的步骤相同，只是数据类型不同，造成代码的冗余。使用泛型可以解决这个问题，相当于将数据类型参数化，可以给同一个类或方法灵活地指定任意类型。

2、使用 Object 类

如果我们需要实现一个数组类，这个类中的数组成员可以存放任意类型的元素，并且有 set、get 指定位置的元素的方法。可以使用 Object 类，因为它是任意类的父亲，通过任意类型向上转型为 Object 类实现：

但是这种方法有个缺点，一是获取值时需要手动强制类型转换；二是无法确定一种类型，即让类或方法在使用时持有一种类型，而不是同时拥有任意类型。而泛型，不需要手动强制类型转换，并且在创建对象时就将某一种类型作为参数传入，指定其类型，编译器对其进行类型检查。既能让类指定不同的类型，又能给对象指定一种类型。

3、泛型的使用

将上面的类改写成泛型：

<T> 表示该类为泛型类，类型形参常用的名称有：

MyArray 中仍用 Object[] 类型创建对象，因为 T 只是泛型类的标志，它并没有实际的构造函数。

在定义引用时，已确定为 String 类，因此 new 对象时可根据上下文推导类型，省略为 <> 。
优点：编译器自动进行类型转换、类型检查；一份代码支持多种类型。

4、裸类型

泛型参数不指定，默认 T 为 Object，它只是为了兼容老版本，不建议使用：

我们学习泛型，重点不在定义泛型类，而在泛型类的实例化，后续使用 java 中的集合类时，会经常用到泛型的实例化。

5、如何编译泛型——擦除机制

编译器先将泛型类型擦除，再替换为 Object 或边界类型。set 中把指定类型转为 Object （向上转型），get 中强制转换 Object 为指定类型（针对泛型类）。

最后针对子类重写泛型父类的方法，避免没有真正覆盖父类方法，编译器会自动生成桥接方法。

擦除前：

public class Node<T> {T data;public void setData(T data) {this.data = data;}
}
public class StringNode extends Node<String> {@Overridepublic void setData(String data) {super.setData(data);}
}

擦除后：

public class Node {Object data;public void setData(Object data) {this.data = data;}
}public class StringNode extends Node {// 形参中，子类的 String 与父类替换后的 Object 不一致// 未成功覆盖@Overridepublic void setData(String data) { super.setData(data);}
}

自动生成桥接方法：

public class StringNode extends Node {// 子类与父类的方法签名一致@Overridepublic void setData(Object data) {setData((String) data);}
}

6、泛型上界

对泛型的类型范围的上界进行约束：

在实现计算器时，使用泛型上界，可以限制类型为数字。若没有 extends，默认为 extends Object。

7、泛型方法

将泛型写到方法名后，返回值类型前，让返回值类型、参数列表都能使用该泛型：

泛型方法的使用，类型推导见上文 “泛型的使用” ：

8、通配符

使泛型类引用能接收所有类型的泛型类对象：

三、总结

泛型的重点在泛型类对象怎么实例化，为后续集合类的使用做铺垫。而怎么定义泛型类、怎么定义泛型方法、擦除机制、泛型上界、通配符等相比较下就不那么重要了。