Java_泛型

泛型类

认识泛型

所谓泛型指的是，在定义类、接口、方法时，同时声明了一个或者多个类型变量（如：< E >），称为泛型类、泛型接口、泛型方法、它们统称为泛型。

• 作用:泛型提供了在编译阶段约束所能操作的数据类型，并自动进行检查的能力!这样可以避免强制类型转换及其可能出现的异常。

• 泛型的本质:把具体的数据类型作为参数传给类型变量。

比如我们前面学过的ArrayList类就是一个泛型类，我们可以打开API文档看一下ArrayList类的声明。

public class ArrayList<E>{
}

ArrayList集合的设计者在定义ArrayList集合时，就已经明确ArrayList集合时给别人装数据用的，但是别人用ArrayList集合时候，装什么类型的数据他不知道，所以就用一个<E>表示元素的数据类型。

当别人使用ArrayList集合创建对象时，new ArrayList<String> 就表示元素为String类型，new ArrayList<Integer>表示元素为Integer类型。

我们总结一下泛型的作用、本质：

• 泛型的好处：在编译阶段可以避免出现一些非法的数据。

• 泛型的本质：把具体的数据类型传递给类型变量。

自定义泛型类

接下来我们学习一下自定义泛型类，但是有一些话需要给大家提前交代一下：泛型类，在实际工作中一般都是源代码中写好，我们直接用的，就是ArrayList这样的，自己定义泛型类是非常少的。

自定义泛型类的格式如下

//这里的<T,W>其实指的就是类型变量，可以是一个，也可以是多个。
public class 类名<T,W>{
     
}

接下来，我们自己定义一个MyArrayList泛型类，模拟一下自定义泛型类的使用。注意这里重点仅仅只是模拟泛型类的使用，所以方法中的一些逻辑是次要的，也不会写得太严谨。

//定义一个泛型类，用来表示一个容器
//容器中存储的数据，它的类型用<E>先代替用着，等调用者来确认<E>的具体类型。
public class MyArrayList<E>{
    private Object[] array = new Object[10];
    //定一个索引，方便对数组进行操作
    private int index;
     
    //添加元素
    public void add(E e){
        array[index]=e;
        index++;
    }
     
    //获取元素
    public E get(int index){
        return (E)array[index];
    }
}

接下来，我们写一个测试类，来测试自定义的泛型类MyArrayList是否能够正常使用

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //1.确定MyArrayList集合中，元素类型为String类型
        MyArrayList<String> list = new MyArrayList<>();
        //此时添加元素时，只能添加String类型
        list.add("张三");
        list.add("李四");
         
         //2.确定MyArrayList集合中，元素类型为Integer类型
        MyArrayList<Integer> list1 = new MyArrayList<>();
        //此时添加元素时，只能添加String类型
        list.add(100);
        list.add(200);
         
    }
}

关于自定义泛型类，你们把这个案例理解，对于初学者来说，就已经非常好了。

自定义泛型接口

在上一节中，我们已经学习了自定义泛型类，接下来我们学习一下泛型接口。泛型接口其实指的是在接口中把不确定的数据类型用<类型变量>表示。定义格式如下：

//这里的类型变量，一般是一个字母，比如<E>
public interface 接口名<类型变量>{
     
}

比如，我们现在要做一个系统要处理学生和老师的数据，需要提供2个功能，保存对象数据、根据名称查询数据，要求：这两个功能处理的数据既能是老师对象，也能是学生对象。

首先我们得有一个学生类和老师类

public class Teacher{
 
}

public class Student{
     
}

我们定义一个Data<T>泛型接口，T表示接口中要处理数据的类型。

public interface Data<T>{
    public void add(T t);
     
    public ArrayList<T> getByName(String name);
}

接下来，我们写一个处理Teacher对象的接口实现类

//此时确定Data<E>中的E为Teacher类型，
//接口中add和getByName方法上的T也都会变成Teacher类型
public class TeacherData implements Data<Teacher>{
    public void add(Teacher t){
         
    }
     
    public ArrayList<Teacher> getByName(String name){
         
    }
}

接下来，我们写一个处理Student对象的接口实现类

//此时确定Data<E>中的E为Student类型，
//接口中add和getByName方法上的T也都会变成Student类型
public class StudentData implements Data<Student>{
    public void add(Student t){
         
    }
     
    public ArrayList<Student> getByName(String name){
         
    }
}

再啰嗦几句，在实际工作中，一般也都是框架底层源代码把泛型接口写好，我们实现泛型接口就可以了。

泛型方法

同学们，接下来我们学习一下泛型方法。下面就是泛型方法的格式

public <泛型变量,泛型变量> 返回值类型 方法名(形参列表){
     
}

下图中在返回值类型和修饰符之间有定义的才是泛型方法。

在泛型类里面定义的方法不是泛型方法，例如get()方法，因为这个方法的泛型E不是自己定义的，而是泛型类声明的，给到该方法使用的

接下我们看一个泛型方法的案例

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //调用test方法，传递字符串数据，那么test方法的泛型就是String类型
        String rs = test("test");
     
        //调用test方法，传递Dog对象，那么test方法的泛型就是Dog类型
        Dog d = test(new Dog()); 
    }
     
    //这是一个泛型方法<T>表示一个不确定的数据类型，由调用者确定
    public static <T> test(T t){
        return t;
    }
}

泛型限定

接着，我们来学习一个泛型的特殊用法，叫做泛型限定。泛型限定的意思是对泛型的数据类型进行范围的限制。有如下的三种格式

• <?> 表示任意类型
• <? extends 数据类型> 表示指定类型或者指定类型的子类
• <? super 数据类型> 表示指定类型或者指定类型的父类

下面我们演示一下，假设有Car作为父类，BENZ，BWM两个类作为Car的子类，代码如下

class Car{}
class BENZ extends Car{}
class BWN extends Car{}
 
public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //1.集合中的元素不管是什么类型，test1方法都能接收
        ArrayList<BWM> list1 = new ArrayList<>();
        ArrayList<Benz> list2 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>();
        test1(list1);
        test1(list2);
        test1(list3);
         
        //2.集合中的元素只能是Car或者Car的子类类型，才能被test2方法接收
        ArrayList<Car> list4 = new ArrayList<>();
        ArrayList<BWM> list5 = new ArrayList<>();
        test2(list4);
        test2(list5);
         
        //2.集合中的元素只能是Car或者Car的父类类型，才能被test3方法接收
        ArrayList<Car> list6 = new ArrayList<>();
        ArrayList<Object> list7 = new ArrayList<>();
        test3(list6);
        test3(list7);
    }
     
    public static void test1(ArrayList<?> list){
         
    }
     
    public static void test2(ArrayList<? extends Car> list){
         
    }
     
    public static void test3(ArrayList<? super Car> list){
         
    }
}

泛型擦除

最后，关于泛型还有一个特点需要给同学们介绍一下，就是泛型擦除。什么意思呢？也就是说泛型只能编译阶段有效，一旦编译成字节码，字节码中是不包含泛型的。而且泛型只支持引用数据类型，不支持基本数据类型。

把下面的代码的字节码进行反编译

下面是反编译之后的代码，我们发现ArrayList后面没有泛型

常用API

API（Application Programming interface）意思是应用程序编程接口，说人话就是Java帮我们写好的一些程序，如：类、方法等，我们直接拿过来用就可以解决一些问题。

“千里之行始于足下，多记、多查、多写代码、孰能生巧！”

Object类

第一个API就是Object类。Object类是Java中所有类的祖宗类，因此，Java中所有类的对象都可以直接使用Object类中提供的一些方法。

按照下图的提示，可以搜索到你想要找的类

我们找到Object类的下面两个方法

toString()方法

我们先来学习toString()方法。

public String toString()
    调用toString()方法可以返回对象的字符串表示形式。
    默认的格式是：“包名.类名@哈希值16进制”

假设有一个学生类如下：

public class Student{
    private String name;
    private int age;
     
    public Student(String name, int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
}

再定义一个测试类

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Student s1 = new Student("赵敏",23);
        System.out.println(s1.toString()); 
    }
}

如果，在Student类重写toString()方法，那么我们可以返回对象的属性值，代码如下

public class Student{
    private String name;
    private int age;
     
    public Student(String name, int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
     
    @Override
    public String toString(){
        return "Student{name=‘"+name+"’, age="+age+"}";
    }
}

equals(Object o)方法

接下来，我们学习一下Object类的equals方法

public boolean equals(Object o)
    判断此对象与参数对象是否"相等"

我们写一个测试类，测试一下

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Student s1 = new Student("赵薇",23);
        Student s2 = new Student("赵薇",23);
         
        //equals本身也是比较对象的地址，和"=="没有区别
        System.out.println(s1.equals(s2)); //false
         //"=="比较对象的地址
        System.out.println(s1==s2); //false
    }
}

但是如果我们在Student类中，把equals方法重写了，就按照对象的属性值进行比较

public class Student{
    private String name;
    private int age;
     
    public Student(String name, int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
     
    @Override
    public String toString(){
        return "Student{name=‘"+name+"’, age="+age+"}";
    }
     
    //重写equals方法，按照对象的属性值进行比较
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
 
        Student student = (Student) o;
 
        if (age != student.age) return false;
        return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
    }
}

总结一下Object的toString方法和equals方法

public String toString()
    返回对象的字符串表示形式。默认的格式是：“包名.类名@哈希值16进制”
    【子类重写后，返回对象的属性值】
     
public boolean equals(Object o)
    判断此对象与参数对象是否"相等"。默认比较对象的地址值，和"=="没有区别
    【子类重写后，比较对象的属性值】

clone() 方法

Object类的clone()方法，克隆。意思就是某一个对象调用这个方法，这个方法会复制一个一模一样的新对象，并返回。

public Object clone()
    克隆当前对象，返回一个新对象

想要调用clone()方法，必须让被克隆的类实现Cloneable接口。如我们准备克隆User类的对象， 代码如下

public class User implements Cloneable{
    private String id; //编号
    private String username; //用户名
    private String password; //密码
    private double[] scores; //分数
 
    public User() {
    }
 
    public User(String id, String username, String password, double[] scores) {
        this.id = id;
        this.username = username;
        this.password = password;
        this.scores = scores;
    }
 
    //...get和set...方法自己加上
 
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

接着，我们写一个测试类，克隆User类的对象。并观察打印的结果

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        User u1 = new User(1,"zhangsan","wo666",new double[]{99.0,99.5});
        //调用方法克隆得到一个新对象
        User u2 = (User) u1.clone();
        System.out.println(u2.getId());
        System.out.println(u2.getUsername());
        System.out.println(u2.getPassword());
        System.out.println(u2.getScores()); 
    }
}

我们发现，克隆得到的对象u2它的属性值和原来u1对象的属性值是一样的。

上面演示的克隆方式，是一种浅克隆的方法，浅克隆的意思：拷贝出来的对象封装的数据与原对象封装的数据一模一样（引用类型拷贝的是地址值）。如下图所示

还有一种拷贝方式，称之为深拷贝，拷贝原理如下图所示

下面演示一下深拷贝User对象

public class User implements Cloneable{
    private String id; //编号
    private String username; //用户名
    private String password; //密码
    private double[] scores; //分数
 
    public User() {
    }
 
    public User(String id, String username, String password, double[] scores) {
        this.id = id;
        this.username = username;
        this.password = password;
        this.scores = scores;
    }
 
    //...get和set...方法自己加上
 
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        //先克隆得到一个新对象
        User u = (User) super.clone();
        //再将新对象中的引用类型数据，再次克隆
        u.scores = u.scores.clone();
        return u;
    }
}

Objects类

Objects是一个工具类，提供了一些方法可以对任意对象进行操作。主要方法如下

下面写代码演示一下这几个方法

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        String s1 = null;
        String s2 = "xsyhello";
         
        //这里会出现NullPointerException异常，调用者不能为null
        System.out.println(s1.equals(s2));
        //此时不会有NullPointerException异常，底层会自动先判断空,所以调用Objects的equals方法更安全
        System.out.println(Objects.equals(s1,s2));
         
        //判断对象是否为null，等价于==
        System.out.println(Objects.isNull(s1)); //true
        System.out.println(s1==null); //true
         
        //判断对象是否不为null，等价于!=
        System.out.println(Objects.nonNull(s2)); //true
        System.out.println(s2!=null); //true
    }
}

基本类型包装类

为什么要学习包装类呢？因为在Java中有一句很经典的话，万物皆对象。Java中的8种基本数据类型还不是对象，所以要把它们变成对象，变成对象之后，可以提供一些方法对数据进行操作。

Java中8种基本数据类型都用一个包装类与之对一个，如下图所示

//目标:掌握包装类的使用。
// Integer a1 = new Integer(12);过时了
Integer a2 = Integer.valueof(12);
System.out.println(a2);//12

我们学习包装类，主要学习两点：

• 1. 创建包装类的对象方式、自动装箱和拆箱的特性；
• 2. 利用包装类提供的方法对字符串和基本类型数据进行相互转换

创建包装类对象

我们先来学习，创建包装类对象的方法，以及包装类的一个特性叫自动装箱和自动拆箱。我们以Integer为例，其他的可以自己学，都是类似的。

//1.创建Integer对象，封装基本类型数据10
Integer a = new Integer(10);
 
//2.使用Integer类的静态方法valueOf(数据)
Integer b = Integer.valueOf(10);
 
//3.还有一种自动装箱的写法（意思就是自动将基本类型转换为引用类型）
Integer c = 10;
 
//4.有装箱肯定还有拆箱（意思就是自动将引用类型转换为基本类型）
int d = c;
 
//5.装箱和拆箱在使用集合时就有体现
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
//添加的元素是基本类型，实际上会自动装箱为Integer类型
list.add(100);
//获取元素时，会将Integer类型自动拆箱为int类型
int e = list.get(0);

包装类数据类型转换

在开发中，经常使用包装类对字符串和基本类型数据进行相互转换。

• 把字符串转换为数值型数据：包装类.parseXxx(字符串)

public static int parseInt(String s)
    把字符串转换为基本数据类型

• 将数值型数据转换为字符串：包装类.valueOf(数据);

public static String valueOf(int a)
    把基本类型数据转换为

• 写一个测试类演示一下

//1.字符串转换为数值型数据
String ageStr = "29";
int age1 = Integer.parseInt(ageStr);
 
String scoreStr = 3.14;
double score = Double.prarseDouble(scoreStr);
 
//2.整数转换为字符串，以下几种方式都可以（挑中你喜欢的记一下）
Integer a = 23;
String s1 = Integer.toString(a);
String s2 = a.toString();
String s3 = a+"";
String s4 = String.valueOf(a);