Java中關於泛型、包裝類及ArrayList的詳細教程

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一、泛型

1.1 泛型類的定義

// 1. 尖括號 <> 是泛型的標志
// 2. E 是類型變量(Type Variable)，變量名一般要大寫
// 3. E 在定義時是形參，代表的意思是 MyArrayList 最終傳入的類型，但現在還不知道
	public class MyArrayList<E> {
	private E[] array;
	private int size;
}

泛型類可以一次有多個類型變量，用逗號分割。

  1. 泛型是作用在編譯期間的一種機制，即運行期間沒有泛型的概念。
  2. 泛型代碼在運行期間，利用 Object 達到的效果（這裡不是很準確）。
  3. 泛型的意義：自動對類型進行檢查

1.2 泛型類的使用

示例：

class MyArrayList<E>{//  <E>代表當前類是一個泛型類，此時的E就是一個占位符而已
    private E[] elem;
    private int usedSize;

    public MyArrayList() {
//        this.elem = elem;
        this.elem = (E[])new Object[10];//這樣的寫法不是十分正確
    }
    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) {
        //泛型中尖括號裡面的內容不參與類型的組成
        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");//自動對類型進行檢查，不是字符串類型就會報錯
        myArrayList.add("n");
        String ret = myArrayList.get(1);//自動對類型進行強制類型轉換
        System.out.println(ret);
   }
}

1.3 泛型總結

  1. 泛型是為瞭解決某些容器、算法等代碼的通用性而引入，並且能在編譯期間做類型檢查。
  2. 泛型利用的是 Object 是所有類的祖先類，並且父類的引用可以指向子類對象的特定而工作。
  3. 泛型是一種編譯期間的機制，即 MyArrayList<Integer> 和 MyArrayList<String> 在運行期間是一個類型。即泛型中尖括號裡面的內容不參與類型的組成。
  4. 泛型是 java 中的一種合法語法，標志就是尖括號 <>。

二、包裝類

2.1基本數據類型和包裝類直接的對應關系

基本數據類型 包裝類
byte Byte
short Short
int Integer
long Long
float Float
double Double
char Character
boolean Boolean

基本就是類型的首字母大寫，除瞭 Integer 和 Character。

2.2 包裝類的使用，裝箱(boxing)和拆箱(unboxing)

裝箱(裝包)：把簡單類型變成包裝類型。 拆箱(拆包)：把包裝類型變成簡單類型。

public static void main(String[] args) {
        Integer a = 123;//裝箱 裝包（隱式的）
        //Integer 的范圍[-128,127];
        int b= a;//拆箱 拆包（隱式的）
        System.out.println("a="+a+" "+ "b="+ b);
        System.out.println("===============");
        Integer a2 = Integer.valueOf(123);//顯式的裝包
        Integer a3 = new Integer(123);//顯式的裝包

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

2.3 自動裝箱(autoboxing)和自動拆箱(autounboxing)

在使用過程中，裝箱和拆箱帶來不少的代碼量，所以為瞭減少開發者的負擔，java 提供瞭自動機制。 自動裝箱和自動拆箱是工作在編譯期間的一種機制。

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

三、List 的使用

3.1 ArrayList簡介

在集合框架中，ArrayList是一個普通的類，實現瞭List接口，具體框架圖如下：

在這裡插入圖片描述

  • ArrayList實現瞭RandomAccess接口，表明ArrayList支持隨機訪問。
  • ArrayList實現瞭Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的。
  • ArrayList實現瞭Serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的。
  • 和Vector不同，ArrayList不是線程安全的，在單線程下可以使用，在多線程中可以選擇Vector或者CopyOnWriteArrayList。
  • ArrayList底層是一段連續的空間，並且可以動態擴容，是一個動態類型的順序表。 3.2 ArrayList的構造
public static void main(String[] args) {
	// ArrayList創建，推薦寫法
	// 構造一個空的列表
	List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
	// 構造一個具有10個容量的列表
	List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
	list2.add(1);
	list2.add(2);
	list2.add(3);
	// list2.add("hello"); // 編譯失敗，List<Integer>已經限定瞭，list2中隻能存儲整形元素
	// list3構造好之後，與list2中的元素一致
	//使用另外一個ArrayList對list3進行初始化
    ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>(list2);
	// 避免省略類型，否則：任意類型的元素都可以存放，使用時將是一場災難
	List list4 = new ArrayList();
	list4.add("111");
	list4.add(100);
}

3.3 ArrayList的遍歷

ArrayList 可以使用三種方式遍歷：for循環+下標、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，使用迭代器進行打印
        while (it2.hasNext()){
            System.out.print(it2.next()+" ");
        }
    }

輸出結果：

在這裡插入圖片描述

3.4 ArrayList的常見操作

3.4.1 刪除 index 位置元素(remove)

E remove(int index) //刪除 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 ，然後才能調用remove方法
            }else {
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }

        System.out.println();
        System.out.println("========迭代器List相關打印==========");
        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 ，然後才能調用remove方法
            }else {
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }
    }

輸出結果：

在這裡插入圖片描述

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迭代器沒有add方法
       /* Iterator<String> it = list2.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String ret = it.next();
            if(ret.equals("hello")) {
                it.add();//沒有add方法
            }else {
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }*/
        
        //使用ListIterator迭代器的方法添加元素，會將元素添加到其緊跟著的後面
        ListIterator<String> it2 = list2.listIterator();
        while (it2.hasNext()) {
            String ret = it2.next();
            if(ret.equals("bit")) {
                it2.add("world");
           //若使用list2.add()就會拋出異常，
           //但是將上面的list2變成CopyOnWriteArrayList<String>類型就不會報錯。
            //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);
    }

運行結果：

在這裡插入圖片描述

  ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();//不是線程安全的
  迭代時使用的是it2.add("world");
 CopyOnWriteArrayList<String> list2 = new CopyOnWriteArrayList<>();//是線程安全的
  迭代時使用的是list2.add("world");

3.4.2將元素插入到list中的指定位置add

3.4.3 尾插一個ArrayList中的所有元素到另一個ArrayList當中(addAll)

方法：

void add(int index, E element) //將 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方法默認將字符串放到數組的最後一個位置
        list2.add(0,"hello");//在list2的零下標位置加入字符串"hello"
        System.out.println(list2);
        ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>();
        list3.add("加入");
        list2.addAll(list3);//將list3中的所有元素放到list2中
        System.out.println(list2);
    }

輸出結果：

在這裡插入圖片描述

3.4.4 刪除指定下標位置的元素remove(int index)

3.4.5刪除list中第一次出現的某元素remove(Object o)

3.4.6 獲取某下標位置的元素get()

3.4.7 將指定下標位置的元素設置為指定值set()

方法：

E remove(int index) //刪除 index 位置元素
boolean remove(Object o) //刪除遇到的第一個 o
E get(int index) //獲取下標 index 位置元素
E set(int index, E element) //將下標 index 位置元素設置為 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方法默認放到數組的最後一個位置
         String ret = list2.remove(0);//刪除0下標位置元素
        System.out.println(list2);

        boolean ret1 = list2.remove("d"); //刪除遇到的第一個"d"
        //如果要刪除的數list2中沒有則返回false
        System.out.println(ret1); //true
        String ret2 = list2.get(2);//獲取下標為2位置的元素
        System.out.println(ret2);//d
        String ret3 = list2.set(2,"hello");//將下標為2位置的元素改為"hello"
        System.out.println(ret3);//d
        System.out.println(list2);//[b, c, hello]

輸出結果：

在這裡插入圖片描述

3.4.8 清空線性表中的元素clear()

3.4.9 判斷線性表中是否包含某元素 contains()

3.4.10 返回第一個 o 所在下標位置 indexOf()

3.4.11 返回最後一個o出現的下標位置 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) //判斷 o是否在線性表中
int indexOf(Object o) //返回第一個 o 所在下標
int lastIndexOf(Object o) //返回最後一個 o 的下標
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方法默認放到數組的最後一個位置
        System.out.println(list2.indexOf("a"));//0 判斷a的下標位置
        System.out.println(list2.lastIndexOf("d"));//4 判斷最後一個d出現的下標位置
        List<String> sub = list2.subList(1,3);//[b, c] 截取下標為[1,3）位置的元素，截取的區間范圍為左閉右開的
        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 //判斷list2當中是否包含字符"c"
        list2.clear();//將list2中的元素清空
        System.out.println(list2);

輸出結果：

在這裡插入圖片描述

四、ArrayList的擴容機制

如果ArrayList調用不帶參數的構造方法，那麼順序表的大小為0，當第一次add的時候，整個順序表才變為瞭10；當這個10放滿瞭，開始擴容，以1.5倍的方式進行擴容。 如果調用的是給定容量的構造方法，那麼順序表的大小就是給定的容量，放滿瞭還是以1.5倍進行擴容。

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