《Web系统开发》课程教学资源（教案讲义）第3章 泛型与集合

教案课程名称黄潇《Web系统开发》授课教师教学题目教学时数3学时第3章泛型与集合1.泛型泛型类、泛型接口、泛型方法教学内容2.集合Collection、List、Set、Map集合1.知识目标：理解泛型机制和集合框架的概念和原理。理解集合框架的组成及常用集合类的使用。熟悉List接口，Set接口和Map接口的作用。2.能力目标：教学目标能独立使用Collection接口和Set接口以及Map接口。掌握迭代器的使用。培养学生的逻辑思维能力、团队协作精神和创新意识。3.思政目标：培养严谨、精益求精的大国工匠精神。培养学生的社会责任感、职业道德和团队协作精神，提升学生的综合素质。教学重点ArrayList类、LinkedList类、HashSet、HashMap类等的使用。教学难点选代器Iterator接口的使用。TreeSet类的使用。教学课型理论课授课手段多媒体教学口实验课授课方法讲授法+案例分析法+实践操作法专业术语Generics,Collection,List,Set,Map,Iterator1.梁永先、陈滢生、尹校军，JavaWeb程序设计（慕课版）第2版，人民邮电出版社，2021.3参考资料2.汪诚波，JavaWeb开发技术与实践，清华大学出版社，2018.93.千锋教育高教产品研发部，JavaWeb开发实战，清华大学出版社，2018.11实现字符出现次数的统计。课后作业具体要求：通过键盘输入一个字符串，按字母顺序打印出每个字符及其出现频率。教学后记

教 案 课程名称 《Web 系统开发》 授课教师 黄 潇 教学题目 第 3 章 泛型与集合 教学时数 3 学时 教学内容 1. 泛型 泛型类、泛型接口、泛型方法 2. 集合 Collection、List、Set、Map 集合 教学目标 1. 知识目标： 理解泛型机制和集合框架的概念和原理。 理解集合框架的组成及常用集合类的使用。 熟悉 List 接口，Set 接口和 Map 接口的作用。 2. 能力目标： 能独立使用 Collection 接口和 Set 接口以及 Map 接口。 掌握迭代器的使用。 培养学生的逻辑思维能力、团队协作精神和创新意识。 3. 思政目标： 培养严谨、精益求精的大国工匠精神。 培养学生的社会责任感、职业道德和团队协作精神，提升学生的综合素质。 教学重点 ArrayList 类、LinkedList 类、HashSet、HashMap 类等的使用。 教学难点 迭代器 Iterator 接口的使用。TreeSet 类的使用。 教学课型  理论课  实验课 授课手段 多媒体教学 授课方法 讲授法 + 案例分析法 + 实践操作法 专业术语 Generics，Collection，List，Set，Map，Iterator 参考资料 1. 梁永先、陈滢生、尹校军，Java Web 程序设计（慕课版）第 2 版，人民邮电出版社，2021.3 2. 汪诚波，Java Web 开发技术与实践， 清华大学出版社，2018.9 3. 千锋教育高教产品研发部，Java Web 开发实战，清华大学出版社，2018.11 课后作业 实现字符出现次数的统计。 具体要求：通过键盘输入一个字符串，按字母顺序打印出每个字符及其出现频率。 教学后记

复习旧课，引入新课教学设计：课前引导学生查找资料，提前了解集合在Java中的重要地位，并通过提问问题启发学生思考从而引出泛型，让学生对本讲内容的学习充满期待。一、复习旧课复习I/O流的知识点，设置提问：1.字节流和字符流的区别是，字符流用于传输（），而字节流可以传输（）。2.java.io包中可以用于从文件中直接读取字符的是（）类。3.字节输入流和字节输出流的抽象父类，分别是（）和（）。4.DatalnputStream和（）是两个与平台无关的数据操作流。二、引入新课【引例】public class GenericDemolpublic staticvoid main(Stringlargs)Point pl = new Point(),pl.setX(2);int xl =pl.getX(,System.out.println(x1);37class Point(教学组织private Integer x, y,过程1publicIntegergetxO(return x)public void setX(Integer x) (this.x=x,)(10分钟)public Integer getYO (return y:)publicvoidsetY(Integery)(this.y=y:).如何Point的成员变量想换成其他类型，该怎么办？packagegenericspublicclassGenericDemoopublicstaticvoidmain(Stringllargs)PointObjectpl=newPointObject()pl.setX(2);int xl = (Integer)p1.getX(O);System.out.println(x1),PointObjectp2=newPointObjectO);p2.setX(2.2),doublex2= (Double)p2.getX()System.out.println(x2);1class PointObjectprivate Object x,y:public Object getx() returnx,！public void setX(Object x)this.x =x,1publicObjectgetYOreturn y, ?publicvoid setY(Integery)this.y=y,1

教学组织 过程 1 (10 分钟) 复习旧课，引入新课 教学设计： 课前引导学生查找资料，提前了解集合在 Java 中的重要地位，并通过提问问题启发 学生思考从而引出泛型，让学生对本讲内容的学习充满期待。 一、复习旧课 复习 I/O 流的知识点，设置提问： 1. 字节流和字符流的区别是，字符流用于传输（ ），而字节流可以传输（ ）。 2. java.io 包中可以用于从文件中直接读取字符的是（ ）类。 3. 字节输入流和字节输出流的抽象父类，分别是（ ）和（ ）。 4. DataInputStream 和（ ）是两个与平台无关的数据操作流。 二、引入新课 【引例】 public class GenericDemo1 { public static void main(String[] args) { Point p1 = new Point(); p1.setX(2); int x1 = p1.getX(); System.out.println(x1); } } class Point{ private Integer x, y; public Integer getX() {return x;} public void setX(Integer x) {this.x = x;} public Integer getY() {return y;} public void setY(Integer y) {this.y = y;} } 如何 Point 的成员变量想换成其他类型，该怎么办？ package generics; public class GenericDemo0 { public static void main(String[] args) { PointObject p1 = new PointObject(); p1.setX(2); int x1 = (Integer)p1.getX(); System.out.println(x1); PointObject p2 = new PointObject(); p2.setX(2.2); double x2 = (Double)p2.getX(); System.out.println(x2); } } class PointObject{ private Object x,y; public Object getX() { return x; } public void setX(Object x) { this.x = x; } public Object getY() { return y; } public void setY(Integer y) { this.y = y; } }

但是这样还存在些问题，比如每当使用其成员时，必须先进行强制类型转换。可以使用泛型来解决该问题。思政元素：强调编写安全、高效代码的重要性，引导学生思考作为程序员的社会责任。鼓励学生在解决问题时尝试不同的方法，培养创新意识和批判性思维。本讲主要内容教学设计：用参数的思想来介绍泛型，讲解常见的三种泛型及其使用，并使用泛型类来解决引例中存在的问题，从而加深学生对泛型的理解。3.1泛型（Generics）泛型是JDK5.0以后的新特性，它的本质是参数化类型，也就是说将所操作的数据类型指定为一个参数。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。·3.1.1泛型类1.语法：类名<T,K...V>其中T、K、V等代表任意一种数据类型，可以是引用类型，不能是基本类型；泛型可以任意取名，但必须满足Java的命名规范，建议首字母是一个大写字母。2.【示例】使用泛型类解决引例中的问题如下：package generics;publicclassGenericDemo2(public static void main(String[]args)教学组织Entry<String，Integer>el=new Entry<>("数学",95);过程3System.out.println(e1);(15分钟)2=newEntry<>（"中国""山西"）；Entry<String,String>e2System.out.println(e2);1class Entry<T,E>fprivate T t;private E e;public Entry(T t,E e){this.t = t;this.e = e;7@Overridepublic string tostring() (return t+":"+e;}子·3.1.2泛型接口语法：接口名<TK....V>其中T、K、V等代表任意一种数据类型，可以是引用类型，不能是基本类型；泛型可以任意取名，但必须满足Java的命名规范，建议首字母是一个大写字母。·3.1.3泛型方法1.语法：访问控制修饰符<T,K.V>返回值类型方法名（参数列表)方法体；1

但是这样还存在些问题，比如每当使用其成员时，必须先进行强制类型转换。——可 以使用泛型来解决该问题。 思政元素：强调编写安全、高效代码的重要性，引导学生思考作为程序员的社会责 任。鼓励学生在解决问题时尝试不同的方法，培养创新意识和批判性思维。 教学组织 过程 3 (15 分钟) 本讲主要内容 教学设计： 用参数的思想来介绍泛型，讲解常见的三种泛型及其使用，并使用泛型类来解决引 例中存在的问题，从而加深学生对泛型的理解。 3.1 泛型（Generics） 泛型是 JDK5.0 以后的新特性，它的本质是参数化类型，也就是说将所操作的数据类 型指定为一个参数。 这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口、泛型 方法。  3.1.1 泛型类 1. 语法：类名<T,K,.,V> 其中 T、K、V 等代表任意一种数据类型，可以是引用类型，不能是基本类型； 泛型可以任意取名，但必须满足 Java 的命名规范，建议首字母是一个大写字母。 2. 【示例】使用泛型类解决引例中的问题如下： package generics; public class GenericDemo2 { public static void main(String[] args) { Entry<String, Integer> e1 = new Entry<>("数学",95); System.out.println(e1); Entry<String, String> e2 = new Entry<>("中国","山西"); System.out.println(e2); } } class Entry<T, E>{ private T t; private E e; public Entry(T t, E e) { this.t = t; this.e = e; } @Override public String toString() { return t + ": " + e; } }  3.1.2 泛型接口 语法：接口名<T,K,.,V> 其中 T、K、V 等代表任意一种数据类型，可以是引用类型，不能是基本类型； 泛型可以任意取名，但必须满足 Java 的命名规范，建议首字母是一个大写字母。  3.1.3 泛型方法 1. 语法： 访问控制修饰符 <T,K,.,V> 返回值类型 方法名(参数列表){ 方法体； }

2.【示例】泛型方法的定义。public class GenericMethodDemo3publicstaticvoidmain(Stringlargs)Integer1=newInteger2.5.81/泛型方法的使用Integer ii=getFirstElement(i),System.out.println(ii),String[ls=newString[l"北京""上海""深圳"！1/泛型方法的使用String ss =getFirstElement(s);System.out.println(ss):2public static <T> T getFirstElement(T It)泛型方法的定义return t[0];3。3.1.4限制泛型的可用类型1.两种方法：（1）<Textends类名>表示泛型必须是指定类或者是指定类的子类。（2）<Textends接口名>表示泛型必须是指定接口或者是指定接口的实现类。2.【示例】限制泛型方法中泛型的可用类型。package generics;public class GenericMethodDemo (public static void main(stringl] args)Integer[] i= new Integer[](2,5,8];Integer ii =getFirstElement(i);System.out.println(ii);String[] s=newString[]"北京"，"上海"，"深圳"}//String ss=getFirstElement（s）//编译错误，因string并不是Number类或其子类。//System.out.println(ss);1public static <T extends Number> T getFirstElement(T[] t)(return t[o];子·3.1.5使用类型通配符1.三种：（1）类型通配符语法：<?>表示泛型可以是任意类型。（2）利用通配符指定类型的上限：语法：<？extends类名/接口名>表示泛型必须是指定类型或者是指定类的子类。（3）利用通配符指定类型的下限：语法：<？super类名/接口名>表示泛型必须是指定类型或者是指定类的父类。2.【示例】GenericwildcardDemo.java

2. 【示例】泛型方法的定义。 public class GenericMethodDemo3 { public static void main(String[ ] args) { Integer[ ] i = new Integer[ ]{2,5,8}; Integer ii = getFirstElement(i); //泛型方法的使用 System.out.println(ii); String[ ] s = new String[ ]{"北京","上海","深圳"}; String ss = getFirstElement(s); //泛型方法的使用 System.out.println(ss); } public static <T> T getFirstElement(T[ ] t){ //泛型方法的定义 return t[0]; } }  3.1.4 限制泛型的可用类型 1. 两种方法： （1）<T extends 类名> 表示泛型必须是指定类或者是指定类的子类。 （2）<T extends 接口名> 表示泛型必须是指定接口或者是指定接口的实现类。 2. 【示例】限制泛型方法中泛型的可用类型。 package generics; public class GenericMethodDemo { public static void main(String[] args) { Integer[] i = new Integer[]{2,5,8}; Integer ii = getFirstElement(i); System.out.println(ii); String[] s = new String[]{"北京","上海","深圳"}; //String ss = getFirstElement(s)//编译错误，因String并不是Number 类或其子类。 //System.out.println(ss); } public static <T extends Number> T getFirstElement(T[] t){ return t[0]; } }  3.1.5 使用类型通配符 1. 三种： （1）类型通配符 语法：<?> 表示泛型可以是任意类型。 （2）利用通配符指定类型的上限： 语法：<? extends 类名/接口名> 表示泛型必须是指定类型或者是指定类的子类。 （3）利用通配符指定类型的下限： 语法：<? super 类名/接口名> 表示泛型必须是指定类型或者是指定类的父类。 2. 【示例】 GenericWildcardDemo.java

package generics;public class GenericwildcardDemo(public static void main(stringll args)AA<object>al=new BB<object>(new Object())//AA<Object>a2=newBB<Integer>(newInteger(1)）;//编译错误，类型不兼容AA<?>a3=newBB<Integer>(newInteger(3));a3 =newBB<String>("test3");AA<?extends Number>a4=newBB<Integer>(newInteger(4));a4=newBB<Double>(new Double(4.4));//a4=newBB<string>（"test4"）;//编译错误，类型不兼容AA<? super Integer>a5=new BB<Integer>(new Integer(5));//a5=newBB<Double>（newDouble（5.5））;//编译错误，类型不兼容72classAA<T>T t;AA(T t)(this.t=t;)YclassBB<T>extendsAA<T>(BB(T t)(super(t);)·3.1.6泛型本质1.泛型和自动装箱拆箱一样，是编译器认可的，它的本质是Object类型，编译器在编译的时候，会自动进行类型的转换。inta=newInteger(1)，/自动拆箱，等价于inta=newInteger(1).intValueO;Integerb=l；//自动装箱，等价于Integerb=Integer.valueOf(1);2.泛型使用注意事项：（1）泛型不能实例化。（2）如果AA是一个泛型类，那么，AA<Integer>与AA<Double>是一个类。（3）泛型不能表示基本类型。（4）不能对确定泛型类型使用instanceof关键字，也不能创建确定泛型类型的数组。（5）使用泛型对象时，建议给定泛型的类型，否则存在安全隐患。【示例】：package generics;public classGenericDemo3(public static void main(String[] args)(//cc<int>c1;//编译错误，因为泛型不能表示基本类型CC<0bject> c1 = new CC<>();//booleanb1=c1instanceof cc<object>//编译错误，CC<Integer>[] c2 = new cC[](];//c2newCC<Integer>[]0;CC c3=new CC();c3.t = 1;//cc<string>c4=c3;//System.out.println（c4.t）：//运行时出现类型转换异常

package generics; public class GenericWildcardDemo { public static void main(String[] args) { AA<Object> a1 = new BB<Object>(new Object()); //AA<Object> a2 = new BB<Integer>(new Integer(1));//编译错误，类 型不兼容 AA<?> a3 = new BB<Integer>(new Integer(3)); a3 = new BB<String>("test3"); AA<? extends Number> a4 = new BB<Integer>(new Integer(4)); a4 = new BB<Double>(new Double(4.4)); //a4 = new BB<String>("test4");//编译错误，类型不兼容 AA<? super Integer> a5 = new BB<Integer>(new Integer(5)); //a5 = new BB<Double>(new Double(5.5));//编译错误，类型不兼容 } } class AA<T>{ T t; AA(T t){ this.t=t; } } class BB<T> extends AA<T>{ BB(T t){ super(t); } }  3.1.6 泛型本质 1. 泛型和自动装箱拆箱一样，是编译器认可的，它的本质是 Object 类型，编译器在编译的 时候，会自动进行类型的转换。 int a = new Integer(1); //自动拆箱，等价于 int a = new Integer(1).intValue(); Integer b = 1; //自动装箱，等价于 Integer b = Integer.valueOf(1); 2. 泛型使用注意事项： （1） 泛型不能实例化。 （2） 如果 AA 是一个泛型类，那么，AA<Integer>与 AA<Double>是一个类。 （3） 泛型不能表示基本类型。 （4） 不能对确定泛型类型使用 instanceof 关键字，也不能创建确定泛型类型的数组。 （5） 使用泛型对象时，建议给定泛型的类型，否则存在安全隐患。 【示例】： package generics; public class GenericDemo3 { public static void main(String[] args) { //CC<int> c1;//编译错误，因为泛型不能表示基本类型 CC<Object> c1 = new CC<>(); //boolean b1 = c1 instanceof CC<Object>;//编译错误， CC<Integer>[] c2 = new CC[]{}; //c2 = new CC<Integer>[]{}; CC c3 = new CC(); c3.t = 1; //CC<String> c4 = c3; //System.out.println(c4.t); //运行时出现类型转换异常