包装类和认识泛型

一，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

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 自动装箱和自动拆箱

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

观察以下代码：

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);
}

输出结果：
true
false

为什么会产生这样的结果？
原因如下：
首先在复制的过程中，实现了自动装箱，即调用了valueOf方法。
看一下valueOf方法的代码：

通过查询源码得知low=-128,high=127。
所以当输入的值在[128,127]这个范围内时，方法会返回一个数组的地址，该地址和输入值i是一一对应的，所以当输入的值相同时，即代码中的127时，a和b的内容为同一个地址，所以a==b为ture。
因为128不在[128,127]这个范围内，所以会返回new Integer(128),c和d各自创建了一个新的对象，所以c == d为false。

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二，什么是泛型

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。
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。

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三， 引出泛型

如何实现一个类，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？
思路：
1，我们以前学过的数组，只能存放指定类型的元素，例如：int[] array = new int[10]; String[] strs = new String[10];
2，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);
	}
}

问题：
以上代码实现后发现

1， 任何类型数据都可以存放。
2，1号下标本身就是字符串，但是却编译报错。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。

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
}

上述代码进行改写如下：

class MyArray<T> {
	public T[] array = (T[])new Object[10];//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<>();//2
		myArray.setVal(0,10);
		myArray.setVal(1,12);
		int ret = myArray.getPos(1);//3
		System.out.println(ret);
		myArray.setVal(2,"bit");//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。
【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 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

2， 注释1处，不能new泛型类型的数组。

T[] ts = new T[5];//是不对的

注意：T[] array = (T[])new Object[10];是否就足够好，答案是未必的。这块问题一会儿介
绍。
3，注释2处，类型后加入 指定当前类型。
4，注释3处，不需要进行强制类型转换。
5，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。

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四，泛型类的使用

4.1 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

4.2 示例

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

注意：泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类。

4.3 类型推导

当编译器可以根据上下文推导出类型实参时，可以省略类型实参的填写。

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

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五，裸类型

裸类型是一个泛型类但没有带着类型实参，例如 MyArrayList 就是一个裸类型。

MyArray list = new MyArray();

注意：我们不要自己去使用裸类型，裸类型是为了兼容老版本的 API 保留的机制
下面的类型擦除部分，也会讲到编译器是如何使用裸类型的。
小结：

1. 泛型是将数据类型参数化，进行传递。
2. 使用 < T > 表示当前类是一个泛型类。
3. 泛型目前为止的优点：数据类型参数化，编译时自动进行类型检查和转换。

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六，泛型如何编译的

6.1 擦除机制

那么，泛型到底是怎么编译的？泛型本质是一个非常难的语法，要理解好他还是需要一定的时间打磨。
通过命令：javap -c 查看字节码文件，所有的T都是Object。

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。
问题：

1、那为什么，T[] ts = new T[5]; 是不对的，编译的时候，替换为Object，不是相当于：Object[] ts = new Object[5]吗？
2、类型擦除，一定是把T变成Object吗？

6.2 为什么不能实例化泛型类型数组

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;
*/

原因：替换后的方法为：将Object[]分配给Integer[]引用，程序报错。

public Object[] getArray() {
	return array;
}

通俗讲就是：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。
正确的方式：

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();
}

以上代码了解即可，在平常最好写成 public Object[] array = new Object[10] 这种形式。

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七，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。

7.1 语法

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

7.2 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。

注意：没有指定类型边界 E，可以视为 E extends Object。

7.3 复杂示例

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

E必须是实现了Comparable接口的。

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八，泛型方法

8.1 定义语法

方法限定符 <类型形参列表> 返回值类型 方法名称(形参列表) { … }

8.2 示例

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;
	}
}

8.3 使用示例-可以类型推导

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

8.4 使用示例-不使用类型推导

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