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初识数据结构——Java包装类与泛型：从入门到源码解析

news 来源：原创 2025/8/29 17:07:48

【深入浅出】Java包装类与泛型：从入门到源码解析

🌟 一、开篇一问：为什么我们需要包装类？

Java作为一门"面向对象"的语言，却保留了8个"非对象"的基本数据类型（有传言说，是因为Java开创者在初期想吸引更多的人，因而保留了这几种基本数据类型），这就像在素食餐厅里偷偷卖红烧肉一样违和！于是Java设计师们搞出了"包装类"来弥补这个缺陷。

int num = 42;                      // 基本类型：朴实无华
Integer boxedNum = new Integer(42); // 包装类：西装革履

1.1 八大基本类型的"对象替身"

基本类型	包装类	记忆口诀
byte	Byte	首字母大写
short	Short	首字母大写
int	Integer	特殊！“Int"变"Integer”
long	Long	首字母大写
float	Float	首字母大写
double	Double	首字母大写
char	Character	特殊！全称
boolean	Boolean	首字母大写

📌 记忆技巧：除了Integer和Character这两个"异类"，其他都是基本类型首字母大写

1.2 装箱拆箱：Java的"自动魔法"

// 手动装箱（JDK1.5前的苦日子）
Integer oldWay = Integer.valueOf(42);// 自动装箱（JDK1.5后的甜蜜）
Integer newWay = 42; // 编译器悄悄调用了valueOf// 拆箱魔法
int unboxed = newWay; // 编译器偷偷加上了intValue()

🧮 二、面试杀手锏：Integer的缓存陷阱

下面这道题坑过无数面试者，看看你能答对吗？

public static void main(String[] args) {Integer a = 127;Integer b = 127;System.out.println(a == b); // trueInteger c = 128;Integer d = 128;System.out.println(c == d); // false
}

💡 原理揭秘：Integer在-128~127之间做了缓存，这个范围内的值用==比较会为true，超出范围就会new新对象！

🧳 三、泛型：类型参数化的艺术

3.1 为什么需要泛型？

想象你要写一个万能数组，可以存任何类型：

class MyArray {private Object[] array = new Object[10];public Object get(int index) {return array[index];}public void set(int index, Object value) {array[index] = value;}
}

问题来了：每次取数据都要强制类型转换，还可能发生ClassCastException！

3.2 泛型拯救世界

class MyArray<T> {  // <T>表示类型参数private T[] array;public T get(int index) {return array[index]; // 无需强制转换！}public void set(int index, T value) {array[index] = value; // 自动类型检查！}
}// 使用示例
MyArray<String> strArr = new MyArray<>();
strArr.set(0, "Hello");
String s = strArr.get(0); // 直接得到String类型

3.3 泛型命名规范（行业潜规则）

字母	代表含义	示例
E	Element	List
K	Key	Map<K,V>
V	Value	Map<K,V>
T	Type
N	Number
?	通配符	List<?>

📌 四、泛型高级玩法：上界、下界与通配符

4.1通配符使用场景对比表

通配符类型	语法	特点	适用场景
无界通配符	`<?>`	只读	不需要知道具体类型时
上界通配符	`<? extends T>`	只读	需要泛型对象的生产者
下界通配符	`<? super T>`	可写	需要泛型对象的消费者

4.2 泛型上界：给类型设个"天花板"

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class Plate<? extends Fruit> { // 必须是Fruit或其子类private T value;public double AppleValue() {return value.Value(); // 可以调用的方法}
}NumberBox<Integer> intBox = new NumberBox<>(); // OK
NumberBox<String> strBox = new NumberBox<>(); // 编译错误！

4.3 通配符：灵活的类型关系

在这里插入图片描述

// 上界通配符：只读不写
public static void printFruits(List<? extends Fruit> fruits) {for(Fruit f : fruits) {System.out.println(f);}// fruits.add(new Apple()); // 编译错误！
}// 下界通配符：可写不可读（按特定类型）
public static void addApple(List<? super Apple> apples) {apples.add(new Apple()); // 可以添加Apple及其子类// Apple a = apples.get(0); // 编译错误！
}

✨五、类型擦除：Java泛型的"皇帝新衣"

Java的泛型其实是编译期的"障眼法"，运行时类型信息会被擦除：

// 编译前
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
String s = list.get(0);// 编译后（类型擦除）
List list = new ArrayList();
list.add("Hello");
String s = (String)list.get(0); // 自动插入强制转换

📚 六、实战：手写一个泛型栈

public class GenericStack<T> {private T[] elements;private int top;@SuppressWarnings("unchecked")public GenericStack(int size) {elements = (T[])new Object[size]; // 泛型数组的小技巧top = -1;}public void push(T item) {elements[++top] = item;}public T pop() {return elements[top--];}public boolean isEmpty() {return top == -1;}
}

🎯七、总结：泛型三连

是什么：类型参数化，编译时类型检查
为什么：提高代码复用性，增强类型安全
怎么用：类泛型、方法泛型、通配符<?>

记住：泛型就像"类型模板"，让我们的代码既能保持灵活性，又不失类型安全！

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