【JavaSE】集合类 && 包装类 && 泛型 && 类型擦除问题

原创

lirendada

发布于 2026-03-21 12:02:21

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文章被收录于专栏：JavaJava

Java 集合类

Collection：是一个接口，包含了大部分容器常用的一些方法
List：是一个接口，规范了 ArrayList 和 LinkedList 中要实现的方法
ArrayList：实现了 List 接口，底层为动态类型顺序表
LinkedList：实现了 List 接口，底层为双向链表
Stack：底层是栈，栈是一种特殊的顺序表
Queue：底层是队列，队列是一种特殊的顺序表
Deque：是一个接口
Set：集合，是一个接口，里面放置的是 K 模型
1. HashSet：底层为哈希桶，查询的时间复杂度为 O(1)
2. TreeSet：底层为红黑树，查询的时间复杂度为 O(logn)，关于 key 有序
Map：映射，里面存储的是 K-V 模型的键值对
1. HashMap：底层为哈希桶，查询时间复杂度为 O(1)
2. TreeMap：底层为红黑树，查询的时间复杂度为 O(logn)，关于 key 有序

Ⅰ. 包装类

在 Java 中，由于基本类型不是继承自 Object，为了在泛型代码中可以支持基本类型，Java 给每个基本类型都对应了一个包装类型，如下图所示：

装箱与拆箱

所谓的装箱其实就是将基本数据类型转化为包装类，而拆箱就是将包装类转化为基本数据类型。

为了减少开发者的负担，java 提供了自动机制，即不需要强制类型转换！

public static void main(String[] args) {
    Integer i = 10;
    int j = i; // 自动装箱
    System.out.println(i); // 输出 10
    System.out.println(j); // 输出 10

    int a = 20;
    Integer b = a; // 自动拆箱
    System.out.println(a); // 输出 20
    System.out.println(b); // 输出 20
}

🌟面试题

public static void main(String[] args) {
    Integer a = 127;
    Integer b = 127;
    System.out.println(a == b); // true

    Integer c = 128;
    Integer d = 128;
    System.out.println(c == d); // false

    Integer e = -128;
    Integer f = -128;
    System.out.println(e == f); // true

    Integer g = -129;
    Integer h = -129;
    System.out.println(g == h); // false
}

Java 对 Integer 类型在 [-128, 127] 之间的值进行了缓存，目的是优化内存和性能。

如果值在 [-128, 127] 之间，会直接从缓存中返回同一个 Integer 对象（所以 == 比较结果为 true）
如果值超出这个范围，每次会创建新的 Integer 对象（所以 == 比较结果为 false）

这就有点像字符串常量池的原理！当然这个值是多少，是由设计者说了算的，我们只需要知道有这个机制在即可！

Java 基本数据类型的包装类型的大部分都用到了缓存机制来提升性能。

Byte、Short、Integer、Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128，127] 的相应类型的缓存数据
Character 创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据
Boolean 直接返回 TRUE or FALSE

Ⅱ. 泛型

泛型是一种程序设计中的重要特性，主要用来编写与类型无关的代码。

它的核心思想就是：编写一次代码，适用于多种类型，提高代码的复用性、可读性和类型安全性。

一、泛型类

class MyClass<T> {
    T a;
    T[] b = (T[])new Object[10]; // 数组的初始化仍然需要Object来构造，并且进行强制类型转换
}

public class demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 泛型类的实例化
        MyClass<String> a = new MyClass<>(); // 后面尖括号可以忽略类型
        MyClass<Integer> b = new MyClass<Integer>(); 
    }
}

🤖注意：泛型只能接受类，所有的基本数据类型必须使用包装类！

二、泛型方法

public class demo {
    // 在返回值之前声明一下<T>表示一个泛型T，然后在返回值和参数列表以及方法体中就能使用了！
    public <T> void swap(T[] arr, int i, int j) {
        T tmp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = tmp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
        System.out.println("交换前：" + arr[1] + " " + arr[3]);
        
        demo d = new demo();
        d.swap(arr, 1, 3);
        System.out.println("交换后：" + arr[1] + " " + arr[3]);
    }
}

三、通配符与泛型的上下界

有时候我们想写更灵活的泛型，就会用到通配符 ?，表示匹配任何一种类型。

`? extends T`（上界）

表示类型是 T 或 T 的子类。

List<? extends Number> nums = new ArrayList<Integer>();

`? super T`（下界）

表示类型是 T 或 T 的父类。

List<? super Integer> ints = new ArrayList<Number>();

四、类型擦除问题

在模拟实现哈希表的时候，内部需要有一个节点数组，并且采用泛型，此时按下面格式定义会报错：

public Node<K, V>[] arr = new Node<K, V>[10];  // ❌编译错误

这是因为 Java 的泛型是编译时生效的，但在运行时会被 "擦除"，即泛型信息不会保留在字节码中。也就是说，运行时 JVM 看到的其实是 Node[]，而不是 Node<K, V>[]。

所以只能退而求其次，创建一个原始类型的数组，再手动强转成泛型数组：

// 正确做法：
new Node[10]           // 创建的是原始类型的数组
(Node<K, V>[]) ...     // 强制转换为泛型数组

// 合并起来就是这样子：
public Node<K, V>[] arr = (Node<K, V>)new Node[];

并且为了消除警告，可以加上 @SuppressWarnings("unchecked") 注解来表示你知道这个操作不安全，但你已经检查过了：

@SuppressWarnings("unchecked")
public Node<K, V>[] arr = (Node<K, V>[]) new Node[10];

当然，现代的做法是使用集合类，而避免使用泛型数组，如下所示：

List<Node<K, V>> list = new ArrayList<>();  // 编译通过！

原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。

如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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集合

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