为什么要使用泛型和迭代器
为什么要使用泛型和迭代器 + 面试题
泛型
1)为什么要用泛型?
在泛型没有诞生之前,我们经常会遇到这样的问题,如以下代码所示:
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("Java");
arrayList.add(24);
for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
String str = (String) arrayList.get(i);
System.out.println(str);
}
看起来好像没有什么大问题,也能正常编译,但真正运行起来就会报错:
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
at xxx(xxx.java:12)
类型转换出错,当我们给 ArrayList 放入不同类型的数据,却使用一种类型进行接收的时候,就会出现很多类似的错误,可能更多的时候,是因为开发人员的不小心导致的。那有没有好的办法可以杜绝此类问题的发生呢?这个时候 Java 语言提供了一个很好的解决方案——“泛型”。
2)泛型介绍
泛型:泛型本质上是类型参数化,解决了不确定对象的类型问题。
泛型的使用,请参考以下代码:
ArrayList<String> arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("Java");
这个时候如果给 arrayList 添加非 String 类型的元素,编译器就会报错,提醒开发人员插入相同类型的元素。
这样就可以避免开头示例中,类型不一致导致程序运行过程中报错的问题了。
3)泛型的优点
泛型的优点主要体现在以下三个方面。
- 安全:不用担心程序运行过程中出现类型转换的错误。
- 避免了类型转换:如果是非泛型,获取到的元素是 Object 类型的,需要强制类型转换。
- 可读性高:编码阶段就明确的知道集合中元素的类型。
迭代器(Iterator)
1)为什么要用迭代器?
我们回想一下,在迭代器(Iterator)没有出现之前,如果要遍历数组和集合,需要使用方法。
数组遍历,代码如下:
String[] arr = new String[]{"Java", "Java虚拟机", "Java中文社群"};
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
String item = arr[i];
}
集合遍历,代码如下:
List<String> list = new ArrayList<String>() {{
add("Java");
add("Java虚拟机");
add("Java中文社群");
}};
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String item = list.get(i);
}
而迭代器的产生,就是为不同类型的容器遍历,提供标准统一的方法。
迭代器遍历,代码如下:
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object object = iterator.next();
// do something
}
总结:使用了迭代器就可以不用关注容器的内部细节,用同样的方式遍历不同类型的容器。
2)迭代器介绍
迭代器是用来遍历容器内所有元素对象的,也是一种常见的设计模式。
迭代器包含以下四个方法。
- hasNext():boolean —— 容器内是否还有可以访问的元素。
- next():E —— 返回下一个元素。
- remove():void —— 删除当前元素。
- forEachRemaining(Consumer):void —— JDK 8 中添加的,提供一个 lambda 表达式遍历容器元素。
迭代器使用如下:
List<String> list = new ArrayList<String>() {{
add("Java");
add("Java虚拟机");
add("Java中文社群");
}};
Iterator iterator = list.iterator();
// 遍历
while (iterator.hasNext()){
String str = (String) iterator.next();
if (str.equals("Java中文社群")){
iterator.remove();
}
}
System.out.println(list);
程序执行结果:
[Java, Java虚拟机]
forEachRemaining 使用如下:
List<String> list = new ArrayList<String>() {{
add("Java");
add("Java虚拟机");
add("Java中文社群");
}};
// forEachRemaining 使用
list.iterator().forEachRemaining(item -> System.out.println(item));
相关面试题
1.为什么迭代器的 next() 返回的是 Object 类型?
答:因为迭代器不需要关注容器的内部细节,所以 next() 返回 Object 类型就可以接收任何类型的对象。
2.HashMap 的遍历方式都有几种?
答:HashMap 的遍历分为以下四种方式。
- 方式一:entrySet 遍历
- 方式二:iterator 遍历
- 方式三:遍历所有的 key 和 value
- 方式四:通过 key 值遍历
以上方式的代码实现如下:
Map<String, String> hashMap = new HashMap();
hashMap.put("name", "老王");
hashMap.put("sex", "你猜");
// 方式一:entrySet 遍历
for (Map.Entry item : hashMap.entrySet()) {
System.out.println(item.getKey() + ":" + item.getValue());
}
// 方式二:iterator 遍历
Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = hashMap.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, String> entry = iterator.next();
System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());
}
// 方式三:遍历所有的 key 和 value
for (Object k : hashMap.keySet()) {
// 循环所有的 key
System.out.println(k);
}
for (Object v : hashMap.values()) {
// 循环所有的值
System.out.println(v);
}
// 方式四:通过 key 值遍历
for (Object k : hashMap.keySet()) {
System.out.println(k + ":" + hashMap.get(k));
}
3.以下关于泛型说法错误的是?
A:泛型可以修饰类
B:泛型可以修饰方法
C:泛型不可以修饰接口
D:以上说法全错
答:选 C,泛型可以修饰类、方法、接口、变量。
例如:
public interface Iterable\<T\> {
}
4.以下程序执行的结果是什么?
List<String> list = new ArrayList<>();
List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
System.out.println(list.getClass() == list2.getClass());
答:程序的执行结果是 true
。
题目解析:Java 中泛型在编译时会进行类型擦除,因此 List<String> list
和 List<Integer> list2
类型擦除后的结果都是 java.util.ArrayLis ,进而 list.getClass() == list2.getClass() 的结果也一定是 true。
5. List<Object>
和 List<?>
有什么区别?
答:List<?>
可以容纳任意类型,只不过 List<?>
被赋值之后,就不允许添加和修改操作了;而 List<Object>
和 List<?>
不同的是它在赋值之后,可以进行添加和修改操作,如下图所示:
6.可以把 List<String>
赋值给 List<Object>
吗?
答:不可以,编译器会报错,如下图所示:
List 和 List<Object>
的区别是什么?
答: List
和 List<Object>
都能存储任意类型的数据,但 List
和 List<Object>
的唯一区别就是,List
不会触发编译器的类型安全检查,比如把 List<String>
赋值给 List
是没有任何问题的,但赋值给 List<Object>
就不行,如下图所示:
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Java");
list.add("Java虚拟机");
list.add("Java中文社群");
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String str = (String) iterator.next();
if (str.equals("Java中文社群")) {
iterator.remove();
}
}
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
System.out.println("Over");
答:程序打印结果是 Over
。
题目解析:因为第一个 while 循环之后,iterator.hasNext() 返回值就为 false 了,所以不会进入第二个循环,之后打印最后的 Over。
9.泛型的工作原理是什么?为什么要有类型擦除?
答:泛型是通过类型擦除来实现的,类型擦除指的是编译器在编译时,会擦除了所有类型相关的信息,比如 List<String>
在编译后就会变成 List
类型,这样做的目的就是确保能和 Java 5 之前的版本(二进制类库)进行兼容。
总结
通过本文知道了泛型的优点:安全性、避免类型转换、提高了代码的可读性。泛型的本质是类型参数化,但编译之后会执行类型擦除,这样就可以和 Java 5 之前的二进制类库进行兼容。本文也介绍了迭代器(Iterator)的使用,使用迭代器的好处是不用关注容器的内部细节,用同样的方式遍历不同类型的容器。
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