Java中关于泛型、包装类及ArrayList的详细教程

目录

• 一、泛型
• 1.1 泛型类的定义
• 1.2 泛型类的使用
• 1.3 泛型总结
• 二、包装类
• 2.1基本数据类型和包装类直接的对应关系
• 2.2 包装类的使用，装箱(boxing)和拆箱(unboxing)
• 2.3 自动装箱(autoboxing)和自动拆箱(autounboxing)
• 三、List 的使用
• 3.1 ArrayList简介
• 3.3 ArrayList的遍历
• 3.4 ArrayList的常见操作
• 3.4.1 删除 index 位置元素(remove)
• 3.4.1尾插(add)
• 3.4.2将元素插入到list中的指定位置add
• 3.4.4 删除指定下标位置的元素remove(int index)
• 3.4.6 获取某下标位置的元素get()
• 3.4.8 清空线性表中的元素clear()
• 3.4.10 返回第一个 o 所在下标位置 indexOf()
• 3.4.12 截取部分 list 中的部分元素 subList()
• 四、ArrayList的扩容机制

一、泛型

1.1 泛型类的定义

// 1. 尖括号 <> 是泛型的标志
// 2. E 是类型变量(Type Variable)，变量名一般要大写
// 3. E 在定义时是形参，代表的意思是 MyArrayList 最终传入的类型，但现在还不知道
	public class MyArrayList<E> {
	private E[] array;
	private int size;
}

泛型类可以一次有多个类型变量，用逗号分割。

1. 泛型是作用在编译期间的一种机制，即运行期间没有泛型的概念。
2. 泛型代码在运行期间，利用 Object 达到的效果（这里不是很准确）。
3. 泛型的意义：自动对类型进行检查

1.2 泛型类的使用

示例：

class MyArrayList<E>{//  <E>代表当前类是一个泛型类，此时的E就是一个占位符而已
    private E[] elem;
    private int usedSize;

    public MyArrayList() {
//        this.elem = elem;
        this.elem = (E[])new Object[10];//这样的写法不是十分正确
    }
    public void add(E val){
        this.elem[usedSize] = val;
        usedSize++;
    }
    public E get(int pos){
        return this.elem[pos];
    }
}
public class test02 {
    public static void main(String[] args) {
        //泛型中尖括号里面的内容不参与类型的组成
        MyArrayList<String>  myArrayList = new MyArrayList<>();
        System.out.println(myArrayList);
        MyArrayList<Integer>  myArrayList1 = new MyArrayList<>();
        System.out.println(myArrayList1);
        MyArrayList<Boolean>  myArrayList2 = new MyArrayList<>();
        System.out.println(myArrayList2);
    }
    public static void main2(String[] args) {
        MyArrayList<String>  myArrayList = new MyArrayList<>();
        myArrayList.add("ni");//自动对类型进行检查，不是字符串类型就会报错
        myArrayList.add("n");
        String ret = myArrayList.get(1);//自动对类型进行强制类型转换
        System.out.println(ret);
   }
}

1.3 泛型总结

1. 泛型是为了解决某些容器、算法等代码的通用性而引入，并且能在编译期间做类型检查。
2. 泛型利用的是 Object 是所有类的祖先类，并且父类的引用可以指向子类对象的特定而工作。
3. 泛型是一种编译期间的机制，即 MyArrayList<Integer> 和 MyArrayList<String> 在运行期间是一个类型。即泛型中尖括号里面的内容不参与类型的组成。
4. 泛型是 java 中的一种合法语法，标志就是尖括号 <>。

二、包装类

2.1基本数据类型和包装类直接的对应关系

基本就是类型的首字母大写，除了 Integer 和 Character。

2.2 包装类的使用，装箱(boxing)和拆箱(unboxing)

装箱(装包)：把简单类型变成包装类型。 拆箱(拆包)：把包装类型变成简单类型。

public static void main(String[] args) {
        Integer a = 123;//装箱 装包（隐式的）
        //Integer 的范围[-128,127];
        int b= a;//拆箱 拆包（隐式的）
        System.out.println("a="+a+" "+ "b="+ b);
        System.out.println("===============");
        Integer a2 = Integer.valueOf(123);//显式的装包
        Integer a3 = new Integer(123);//显式的装包

        int b2 = a2.intValue();//显式的拆包
        double d = a2.doubleValue();//显式的拆包
        int i = 10;//显式的初始化
    }

2.3 自动装箱(autoboxing)和自动拆箱(autounboxing)

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。 自动装箱和自动拆箱是工作在编译期间的一种机制。

int b2 = a2.intValue();//显式的拆包
double d = a2.doubleValue();//显式的拆包

三、List 的使用

3.1 ArrayList简介

在集合框架中，ArrayList是一个普通的类，实现了List接口，具体框架图如下：

• ArrayList实现了RandomAccess接口，表明ArrayList支持随机访问。
• ArrayList实现了Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的。
• ArrayList实现了Serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的。
• 和Vector不同，ArrayList不是线程安全的，在单线程下可以使用，在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。
• ArrayList底层是一段连续的空间，并且可以动态扩容，是一个动态类型的顺序表。 3.2 ArrayList的构造

public static void main(String[] args) {
	// ArrayList创建，推荐写法
	// 构造一个空的列表
	List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
	// 构造一个具有10个容量的列表
	List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
	list2.add(1);
	list2.add(2);
	list2.add(3);
	// list2.add("hello"); // 编译失败，List<Integer>已经限定了，list2中只能存储整形元素
	// list3构造好之后，与list2中的元素一致
	//使用另外一个ArrayList对list3进行初始化
    ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>(list2);
	// 避免省略类型，否则：任意类型的元素都可以存放，使用时将是一场灾难
	List list4 = new ArrayList();
	list4.add("111");
	list4.add(100);
}

3.3 ArrayList的遍历

ArrayList 可以使用三种方式遍历：for循环+下标、foreach、使用迭代器。

 public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("hello");
        list2.add("world");
        System.out.println(list2);//打印方式一
        System.out.println("============");
        for (int i = 0; i < list2.size(); i++) {//打印方式二
            System.out.print(list2.get(i)+" ");
        }
        System.out.println();
        System.out.println("==========");
        for (String s:list2) {//打印方式三
            System.out.print(s+" ");
        }
        System.out.println();
        System.out.println("====迭代器打印方式1======");
       Iterator<String> it = list2.iterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.print(it.next()+" ");
        }
        System.out.println();
        System.out.println("=====迭代器打印方式2=====");
        ListIterator<String> it2 = list2.listIterator();//打印方式四，使用迭代器进行打印
        while (it2.hasNext()){
            System.out.print(it2.next()+" ");
        }
    }

输出结果：

3.4 ArrayList的常见操作

3.4.1 删除 index 位置元素(remove)

E remove(int index) //删除 index 位置元素

示例：

 public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("hello");
        list2.add("bit");
        list2.add("haha");
        Iterator<String> it = list2.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String ret = it.next();
            if(ret.equals("hello")) {
                it.remove();//首先需要使用next方法迭代出集合中的元素 ，然后才能调用remove方法
            }else {
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }

        System.out.println();
        System.out.println("========迭代器List相关打印==========");
        ListIterator<String> it2 = list2.listIterator();
        while (it2.hasNext()) {
            String ret = it2.next();
            if(ret.equals("hello")) {
                it2.remove();//首先需要使用next方法迭代出集合中的元素 ，然后才能调用remove方法
            }else {
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }
    }

输出结果：

3.4.1尾插(add)

boolean add(E e) //尾插 e

示例：

 public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        //CopyOnWriteArrayList<String> list2 = new CopyOnWriteArrayList<>();
        list2.add("hello");
        list2.add("bit");
        list2.add("haha");

       //Iterator迭代器没有add方法
       /* Iterator<String> it = list2.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String ret = it.next();
            if(ret.equals("hello")) {
                it.add();//没有add方法
            }else {
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }*/

        //使用ListIterator迭代器的方法添加元素，会将元素添加到其紧跟着的后面
        ListIterator<String> it2 = list2.listIterator();
        while (it2.hasNext()) {
            String ret = it2.next();
            if(ret.equals("bit")) {
                it2.add("world");
           //若使用list2.add()就会抛出异常，
           //但是将上面的list2变成CopyOnWriteArrayList<String>类型就不会报错。
            //就可以使用list2.add()的方法就可以
           // list2.add("world");
            }else {
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }
        System.out.println("=================");
        System.out.println(list2);
    }

运行结果：

  ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();//不是线程安全的
  迭代时使用的是it2.add("world");
 CopyOnWriteArrayList<String> list2 = new CopyOnWriteArrayList<>();//是线程安全的
  迭代时使用的是list2.add("world");

3.4.2将元素插入到list中的指定位置add

3.4.3 尾插一个ArrayList中的所有元素到另一个ArrayList当中(addAll)

方法：

void add(int index, E element) //将 e 插入到 index 位置
boolean addAll(Collection<? extends E> c) //尾插 c 中的元素

示例：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("a");
        list2.add("b");
        list2.add("c");
        list2.add("d");
        list2.add("d");
        System.out.println(list2);//add方法默认将字符串放到数组的最后一个位置
        list2.add(0,"hello");//在list2的零下标位置加入字符串"hello"
        System.out.println(list2);
        ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>();
        list3.add("加入");
        list2.addAll(list3);//将list3中的所有元素放到list2中
        System.out.println(list2);
    }

输出结果：

3.4.4 删除指定下标位置的元素remove(int index)

3.4.5删除list中第一次出现的某元素remove(Object o)

3.4.6 获取某下标位置的元素get()

3.4.7 将指定下标位置的元素设置为指定值set()

方法：

E remove(int index) //删除 index 位置元素
boolean remove(Object o) //删除遇到的第一个 o
E get(int index) //获取下标 index 位置元素
E set(int index, E element) //将下标 index 位置元素设置为 element

示例：

 public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("a");
        list2.add("b");
        list2.add("c");
        list2.add("d");
        list2.add("d");
        System.out.println(list2);//add方法默认放到数组的最后一个位置
         String ret = list2.remove(0);//删除0下标位置元素
        System.out.println(list2);

        boolean ret1 = list2.remove("d"); //删除遇到的第一个"d"
        //如果要删除的数list2中没有则返回false
        System.out.println(ret1); //true
        String ret2 = list2.get(2);//获取下标为2位置的元素
        System.out.println(ret2);//d
        String ret3 = list2.set(2,"hello");//将下标为2位置的元素改为"hello"
        System.out.println(ret3);//d
        System.out.println(list2);//[b, c, hello]

输出结果：

3.4.8 清空线性表中的元素clear()

3.4.9 判断线性表中是否包含某元素 contains()

3.4.10 返回第一个 o 所在下标位置 indexOf()

3.4.11 返回最后一个o出现的下标位置 lastIndexOf()

3.4.12 截取部分 list 中的部分元素 subList()

方法：

void clear() //清空
boolean contains(Object o) //判断 o是否在线性表中
int indexOf(Object o) //返回第一个 o 所在下标
int lastIndexOf(Object o) //返回最后一个 o 的下标
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) //截取部分 list

示例：

 public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("a");
        list2.add("b");
        list2.add("c");
        list2.add("d");
        list2.add("d");
        System.out.println(list2);//add方法默认放到数组的最后一个位置
        System.out.println(list2.indexOf("a"));//0 判断a的下标位置
        System.out.println(list2.lastIndexOf("d"));//4 判断最后一个d出现的下标位置
        List<String> sub = list2.subList(1,3);//[b, c] 截取下标为[1,3）位置的元素，截取的区间范围为左闭右开的
        System.out.println(sub);//[b, c]
        System.out.println(list2);//[a, b, c, d, d]
        System.out.println("===================");
        sub.set(0,"p");
        System.out.println(sub);//[p, c]
        System.out.println(list2);//[a, p, c, d, d]
       System.out.println(list2.contains("c"));//true //判断list2当中是否包含字符"c"
        list2.clear();//将list2中的元素清空
        System.out.println(list2);

输出结果：

四、ArrayList的扩容机制

如果ArrayList调用不带参数的构造方法，那么顺序表的大小为0，当第一次add的时候，整个顺序表才变为了10；当这个10放满了，开始扩容，以1.5倍的方式进行扩容。 如果调用的是给定容量的构造方法，那么顺序表的大小就是给定的容量，放满了还是以1.5倍进行扩容。

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