初学Java之范型

范型包装类包装类的定义包装类的作用场景1我想把数字放进列表里场景2我想让方法返回没有结果场景3我想用工具类处理数字场景4泛型方法要求对象类型场景5我想在同步代码块里用数字作为锁装箱与拆箱定义生活比喻快递打包代码演示为什么要装箱拆箱总结范型范型的定义结合生活比喻范型代码实例没有泛型时的三大痛点痛点1类型不安全运行时崩溃解决方案1:编译时类型检查提前发现错误痛点2代码重复复制粘贴解决方案2:一套代码通用所有类型消灭复制粘贴痛点3强制类型转换代码丑陋解决方案3:自动类型推断无需强转擦除机制什么是擦除为什么需要擦除机制擦除的具体规则包装类包装类的定义在Java中包装类Wrapper Classes 是连接基本类型与对象世界的桥梁解决了Java一切皆对象理念与基本类型之间的矛盾。通俗的来说包装类存在的根本原因Java的8个基本类型不是对象但Java的API集合、泛型、反射、锁、工具方法只认对象。包装类就是给基本类型穿上对象的外衣让它们能进入对象的世界。在Java中一切皆为对象要使基本类型定义的变量变成对象方便以对象的身份进行操作。相关例子请继续阅读下文。包装类的作用场景1我想把数字放进列表里问题 List 只能存对象不能存 int// ❌ 编译报错List不接受基本类型ListintnumbersnewArrayList();// ✅ 必须用包装类IntegerListIntegernumbersnewArrayList();numbers.add(100);// 100自动变成Integer对象才能存进去没有包装类的后果Java的集合框架对基本类型完全不可用。场景2我想让方法返回没有结果问题基本类型必须有值不能表示空// 从数据库查用户年龄用户可能没填publicintgetAge(intuserId){// 如果没查到返回什么返回0那和0岁混淆了return0;// ❌ 歧义是0岁还是没填}// ✅ 用包装类返回null明确表示无值publicIntegergetAge(intuserId){if(用户不存在)returnnull;// 清晰表示没有数据return25;// 自动装箱为Integer}没有包装类的后果无法区分值为0和没有值数据库映射会出错场景3我想用工具类处理数字问题基本类型没有方法不能调用功能intnum100;// ❌ 编译报错int不是对象没有方法num.toString();num.compareTo(200);// ✅ 包装类有丰富工具方法Integerobj100;Stringstrobj.toString();// 100intmaxInteger.MAX_VALUE;// 获取int最大值StringhexInteger.toHexString(100);// 64没有包装类的后果数字转换、进制转换、比较等操作无法简洁完成。场景4泛型方法要求对象类型问题泛型 不能接受 int// 泛型方法打印任意类型publicTvoidprint(Tvalue){System.out.println(value);}print(hello);// ✅ String是对象print(100);// ✅ 自动装箱为IntegerInteger是对象// 如果没有包装类100无法传入泛型对基本类型完全失效没有包装类的后果泛型编程、反射、集合等高级特性基本类型无法使用。场景5我想在同步代码块里用数字作为锁问题 synchronized 必须锁对象intcount0;synchronized(count){// ❌ 编译报错不能锁基本类型count;}// ✅ 包装类是对象可以锁Integercount0;synchronized(count){// 合法count;// 拆箱自增装箱}没有包装类的后果基本类型无法参与任何需要对象的同步机制。装箱与拆箱定义生活比喻快递打包//伪代码基本类型散装水果int苹果 包装类快递盒Integer盒子 【装箱】把散装水果装进快递盒int100→newInteger(100)[穿上对象外衣]//可以变成快递盒使用快递盒的性质对应对象的方法与使用【拆箱】从快递盒取出水果Integer100→int100[取出数值]代码演示//1. 手动装箱拆箱JDK 5之前// 手动装箱intnum100;IntegerobjnewInteger(num);// 基本类型 → 包装类// 手动拆箱intbackobj.intValue();// 包装类 → 基本类型//2. 自动装箱拆箱现代Java// 自动装箱编译器帮你装Integerobj100;// 实际执行Integer.valueOf(100)// 自动拆箱编译器帮你拆intnumobj;// 实际执行obj.intValue()为什么要装箱拆箱//原因1集合只存对象ListintlistnewArrayList();// ❌ 报错不能存基本类型ListIntegerlistnewArrayList();// ✅ 只能存包装类list.add(100);// 自动装箱100 → Integerintnlist.get(0);// 自动拆箱Integer → int//原因2需要 null 表示无值intage;// 默认0无法表示没填Integeragenull;// ✅ 可以表示未知//原因3调用对象方法intnum100;// num.toString(); // ❌ 基本类型没有方法Integerobjnum;// 装箱obj.toString();// ✅ 100 包装类有方法总结装箱 给基本类型穿上对象外衣进集合、调方法、存null拆箱 从对象里扒出数值做计算、比较大小。小整数有缓存大整数新建循环别用包装类空值要防NPE。范型范型的定义一句话定义泛型 类型的占位符让代码可以处理任意类型同时保持类型安全。为什么叫泛型“泛” 广泛、通用“型” 类型泛型 广泛的类型 可以代表任意类型的通用类型参数结合生活比喻范型生活比喻快递柜没有泛型像旧式储物柜旧式储物柜只能存物品取出时需要自己辨认你存了一个手机取出一个物品你以为是手机结果拿出来是双袜子运行时才发现错误ClassCastException有泛型像智能快递柜智能快递柜存的时候指定类型取的时候自动识别你存手机时柜子贴上手机柜标签取的时候柜子确保拿出来的一定是手机放错类型比如放袜子时存的时候就报错不会等到取的时候代码实例场景存取一个值没有泛型JDK 1.5之前// 只能存Object什么都往里塞ListlistnewArrayList();list.add(hello);// 存字符串list.add(100);// 存整数混乱list.add(newDate());// 存日期// 取出来全是Object必须强转Stringstr(String)list.get(0);// ✅ 成功Stringnum(String)list.get(1);// ❌ 运行时报错ClassCastException有泛型现代Java// 指定只能存StringListStringlistnewArrayList();list.add(hello);// ✅ 成功list.add(100);// ❌ 编译时报错类型不匹配// 取出来就是String无需强转Stringstrlist.get(0);// ✅ 安全编译器保证类型正确以上代码实例对应上文生活例子没有泛型时的三大痛点痛点1类型不安全运行时崩溃// 旧式代码List可以存任意对象ListlistnewArrayList();list.add(hello);list.add(100);// 编译通过但类型混乱list.add(newDate());// 取出来必须强转极易出错Strings(String)list.get(1);// ❌ 运行时报错100不是String// 异常ClassCastException//后果程序上线后突然崩溃无法提前发现问题。解决方案1:编译时类型检查提前发现错误ListStringlistnewArrayList();// 指定只能存Stringlist.add(hello);// ✅ 编译通过list.add(100);// ❌ 编译报错类型不匹配// 错误在写代码时就被发现不会带到运行时//价值程序更稳定上线后不会因类型错误崩溃。痛点2代码重复复制粘贴// 需要存字符串写一套StringListclassStringList{voidadd(Strings){...}Stringget(intindex){...}}// 需要存整数再写一套IntegerList代码几乎一样classIntegerList{voidadd(Integeri){...}Integerget(intindex){...}}// 需要存学生再写一套StudentList...// 无穷无尽的复制粘贴//后果100种类型就要写100个类维护噩梦。解决方案2:一套代码通用所有类型消灭复制粘贴// 写一个泛型类T可以代表任意类型classBoxT{privateTcontent;voidset(Tvalue){contentvalue;}Tget(){returncontent;}}// 使用时指定具体类型BoxStringstringBoxnewBox();// T变成StringBoxIntegerintBoxnewBox();// T变成IntegerBoxStudentstudentBoxnewBox();// T变成Student// 无需重复写三个类//价值代码复用率100%维护只需改一处。痛点3强制类型转换代码丑陋// 每次取出都要强转繁琐且危险ListlistnewArrayList();list.add(hello);Strings(String)list.get(0);// 必须写(String)不能省略// 如果忘了强转编译报错或运行异常//后果代码冗长可读性差出错率高。解决方案3:自动类型推断无需强转ListStringlistnewArrayList();list.add(hello);Stringslist.get(0);// ✅ 直接是String无需强转// 编译器自动知道里面是String//价值代码简洁可读性强出错率为0。擦除机制什么是擦除定义Java泛型在编译后会被擦除成原始类型运行时完全不知道泛型的存在。源代码ListString→ 编译后List变成原始类型 源代码TextendsNumber→ 编译后Number变成边界类型 源代码T→ 编译后Object无边界时变成Object为什么需要擦除机制历史兼容性核心原因java// JDK 1.5之前2004年没有泛型大家这样写ListlistnewArrayList();list.add(hello);Strings(String)list.get(0);// 手动强转// JDK 1.5引入泛型后必须兼容旧代码ListStringnewListoldList;// 必须能赋值否则所有旧代码报废解决方案擦除成相同类型保证新旧代码二进制兼容。擦除的具体规则在上述场景4中范型只能接受包装类integer是因为Java中存在一种擦除机制