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数据结构预备知识（Java）：包装类泛型

news 2025/7/22 12:36:07

1、包装类

1.1 包装类

在Java中，每一个基本数据类型都有一个对应的包装类：

在SE的学习中我们已有过简单了解。

我们可以注意到，除了int类型的包装类为Integer，char类型的包装类为Character外，其余基本类型的包装类均将首字母大写即可。

1.2 装箱和拆箱

装箱（装包）：把基本数据类型变为包装类类型的过程，叫做装箱。

拆箱（拆包）：把包装类类型变为基本数据类型的过程，叫做拆箱。

装箱又分为自动装箱和显示装箱。

拆箱又分为自动拆箱和显示拆箱。

1.2.1 装箱

装箱（装包）：把基本数据类型变为包装类类型的过程，叫做装箱。

装箱分为自动装箱和显示装箱。

1.2.1.1 自动装箱&显示装箱

public static void main(String[] args) {Integer a = 10;//自动装箱int b = 10;Integer c = Integer.valueOf(b);//显示装箱}

我们可以将数据直接赋值给包装类类型来自动装箱，也可以通过包装类中的方法来显示装箱。

1.2.2 拆箱

拆箱（拆包）：把包装类类型变为基本数据类型的过程，叫做拆箱。

拆箱分为自动拆箱和显示拆箱。

1.2.2.1 自动拆箱&显示拆箱

public static void main(String[] args) {Integer a = 10;//自动装箱（先装好箱,再来拆箱）int a1 = a;//自动拆箱int a2 = a.intValue();//手动拆箱double a3 = a.doubleValue();//手动拆箱}

1.2.3 自动拆箱&自动装箱底层原理

其实不管是自动装箱，还是自动拆箱，底层都是帮我们调用了valueOf或者intValue/doubleValue/..... 方法：

1.3 包装类面试题 --->缓存数组

我们先来看以下代码：

读到这里，大家可以先猜测一下结果。

结果是出人意料的：

为什么会出现以上的结果的？明明两组数据都是包装类啊，为什么一组结果是true，而另一组结果是false呢？

要解决问题，我们就需要找到问题的主要矛盾。

我们可以发现，这几行代码，仅仅只发生了装箱。那我们就去看装箱是怎么操作的，也就是valueOf的源码是怎么工作的：

我们发现，当我们传入的值满足一个范围的时候，返回了一个数组中的值，而不满足这个范围的时候，则新返回了一个对象，既然返回了一个新对象，新对象用 == 来进行比较，那结果必然是false！

那这个范围是多少呢？

我们可以看到，范围为[-128,127] 。

也就是说，当我们要装箱的数据在这个范围当中时，是直接从一个数组中拿的数据，而这个数组就是缓存数组。

缓存数组中共有256个数字，数组下标的范围为[0,255] ，存储着如下的数据：

所以当传入的数据在[-128,127]这个范围时，是直接从这个缓存数组中拿到的数据。

2、泛型

2.1 什么是泛型

顾名思义，泛型：就是适用于许多许多类型。

在我们之前的学习中，我们可以将一个数据当做参数传到一个方法中，而泛型，是将一个数据类型当做参数传入，我们需要什么类型，就传入什么类型。

2.2 泛型的语法

类名后的 <E> 代表占位符，表示当前类是一个泛型类。

new关键字后<>中的类型实参可以不写，Java会根据第一个传入的参数自动的来推导出这个类型。

<>中参数传入规范：

2.3 泛型的使用

我们将Integer作为参数传入，那我们用E来接收的参数的类型必须为整型，不能再传入其他类型，如：字符串、字符型......：

这里就会帮我们进行自动类型检查，如果不是对应的类型，就会报错。

我们接收数据时也不需要强制类型转换，会进行自动类型转换：

注意！注意！注意！！！

实例化对象时，<>中传入的类型只能为类类型，不能为普通数据类型！！！

泛型代码：

class myArray<E> {public Object[] array = new Object[10];public void setValue(int pos,E val) {array[pos] = val;}public E getValue(int pos) {return (E)array[pos];}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {myArray<Integer> Array = new myArray<>();Array.setValue(0,10);//自动类型检查Array.setValue(1,100);//自动类型检查//Array.setValue(2,"dings");自动类型检查 发现错误Integer ret1 = Array.getValue(0);//自动类型转换System.out.println(ret1);}
}

2.4 裸类型(Raw Type) （了解）

裸类型是一个泛型类但没有传入类型实参，例如 Array 就是一个裸类型：

我们发现，我们明明定义的是一个泛型类，但是我们实例化对象时并没有传入类型参数，却也没有发生报错，这是为什么呢？

答： 泛型是在JDK5引入的，裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制，所以不会报错。

2.5 泛型是如何进行编译的？

2.5.1 擦除机制

泛型是编译时期的一种机制，在运行的时候没有泛型的概念，也就是说，JVM当中没有泛型的概念。

在编译完成后，我们定义的<>中的T、E......等等，都会被擦除并且替换为Object，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，这就是擦除机制。

关于擦除机制的介绍：擦除机制

2.5 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。

2.5.1 语法

2.5.2 示例一

语法：

我们对泛型类定义了上界为Number ，那传入的类型只能是Number或者是Number的子类。

代码示例：

ps:没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object

2.5.3 复杂示例二

例如：

那传入的类类型只能是实现了Comparable接口的类。

为什么要这样规定呢？

因为，我们使用的是泛型类，一旦我们要在类中进行数据的比较，那我们比较方法是未被定义的，就是说我们在写下这段代码时，还不知道传入的E会是什么类型，在方法中不能直接使用 >或者<来直接进行比较。于是，我们规定传入的类必须实现了Comparable接口，那就可以直接调用CompareTo方法来进行数据的比较了。

代码示例：

class A<E extends Comparable<E>> {//要求传入的类必须实现了Comparable接口，下面用来数据之间的比较public E findMax(E[] array) {//利用compareTo进行比较，找到数组中的最大值int max = 0;for (int i = 0; i < array.length; i++) {if (array[max].compareTo(array[i]) < 0) {max = i;}}return array[max];}
}
public class Student implements Comparable<Student>{//实现了Comparable接口public String name;public int age;public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}@Override//重写compareTo方法，规范比较行为public int compareTo(Student o) {return this.age - o.age;}public static void main(String[] args) {Student[] students = new Student[]{new Student("dinsg",10),new Student("fdd",100),new Student("kasg",21),new Student("hau",1)};A<Student> aaa = new A<>();Student maxStudent = aaa.findMax(students);System.out.println(maxStudent);}
}