Java泛型的類型擦除

時間 2019-12-05

標籤 java 類型擦除欄目 Java 简体版

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From: http://softlab.sdut.edu.cn/blog/subaochen/2017/01/generics-type-erasure/html

Java泛型這個特性是從JDK 1.5纔開始加入的，所以爲了兼容以前的版本，Java泛型的實現採起了「僞泛型」的策略，即Java在語法上支持泛型，可是在編譯階段會進行所謂的「類型擦除」（Type Erasure），將全部的泛型表示（尖括號中的內容）都替換爲具體的類型（其對應的原生態類型），就像徹底沒有泛型同樣。理解類型擦除對於用好泛型是頗有幫助的，尤爲是一些看起來「疑難雜症」的問題，弄明白了類型擦除也就迎刃而解了。

泛型的類型擦除原則是：

消除類型參數聲明，即刪除<>及其包圍的部分。
根據類型參數的上下界推斷並替換全部的類型參數爲原生態類型：若是類型參數是無限制通配符或沒有上下界限定則替換爲Object，若是存在上下界限定則根據子類替換原則取類型參數的最左邊限定類型（即父類）。
爲了保證類型安全，必要時插入強制類型轉換代碼。
自動產生「橋接方法」以保證擦除類型後的代碼仍然具備泛型的「多態性」。

1 擦除類定義中的類型參數

1.1 無限制類型擦除

當類定義中的類型參數沒有任何限制時，在類型擦除中直接被替換爲Object，即形如<T>和<?>的類型參數都被替換爲Object，參見 1。

image: http://softlab.sdut.edu.cn/blog/subaochen/wp-content/uploads/sites/4/2017/01/0_home_subaochen_git_blog_imgs_java_type-erasure-class-2.png

圖 1: 擦除類定義中的類型參數

1.2 有限制類型擦除

當類定義中的類型參數存在限制（上下界）時，在類型擦除中替換爲類型參數的上界或者下界，好比形如<T extends Number>和<? extends Number>的類型參數被替換爲Number，<? super Number>被替換爲Object，參見 2。

image: http://softlab.sdut.edu.cn/blog/subaochen/wp-content/uploads/sites/4/2017/01/1_home_subaochen_git_blog_imgs_java_type-erasure-class-bounded-2.png

圖 2: 擦除類定義中的有限制類型參數

2 擦除方法定義中的類型參數

擦除方法定義中的類型參數原則和擦除類定義中的類型參數是同樣的，這裏僅以擦除方法定義中的有限制類型參數爲例，見 3。

image: http://softlab.sdut.edu.cn/blog/subaochen/wp-content/uploads/sites/4/2017/01/2_home_subaochen_git_blog_imgs_java_type-erasure-method-2.png

圖 3: 擦除泛型方法中的類型參數

3 橋接方法和泛型的多態

考慮下面的代碼：

public interface Info&lt;T&gt; {
    // just return var:-) 
    T info(T var); 
}
public class BridgeMethodTest implements Info&lt;Integer&gt; {
    @Override
    public Integer info(Integer var) {
        return var;
    }
}

public interface Info<T> {

// just return var:-)

T info(T var);

}

public class BridgeMethodTest implements Info<Integer> {

@Override

public Integer info(Integer var) {

return var;

}

按照咱們以前類型擦除的經驗，在擦除類型後的代碼應該是這個樣子的：

public interface Info {
    // just return var
    Object info(Object var);
}

public class BridgeMethodTest implements Info {
    @Override
    public Integer info(Integer var) {
        return var;
    }
}

public interface Info {

// just return var

Object info(Object var);

}

public class BridgeMethodTest implements Info {

@Override

public Integer info(Integer var) {

return var;

}

可是，明顯能夠看出，這樣擦除類型後的代碼在語法上是錯誤的：BridgeMethodTest類中雖然存在一個info方法，可是和Info接口要求覆蓋的info方法不一致：參數類型不一致。在這種狀況下，Java編譯器會自動增長一個所謂的「橋接方法」（bridge method）來知足Java語法的要求，同時也保證了基於泛型的多態可以有效。咱們反編譯一下BridgeMethodTest.class文件能夠看到Java編譯器究竟是如何作的：

$ javap BridgeMethodTest.class

Compiled from 「BridgeMethodTest.java」

public class BridgeMethodTest implements Info<java.lang.Integer> {

public BridgeMethodTest();

public java.lang.Integer info(java.lang.Integer);

public java.lang.Object info(java.lang.Object);

}

能夠看出，Java編譯器在BridgeMethodTest中自動增長了兩個方法：默認構造方法和參數爲Object的info方法，參數爲Object的info方法就是「橋接方法」。如何理解「橋接」二字呢？咱們進一步反編譯BridgeMethodTest看一下：

// Decompiled by Jad v1.5.8e. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov.                                                          
// Jad home page: http://www.geocities.com/kpdus/jad.html
// Decompiler options: packimports(3) 
// Source File Name:   BridgeMethodTest.java
 
 
public class BridgeMethodTest
    implements Info
{
 
    public BridgeMethodTest()
    {   
    }   
 
    public Integer info(Integer integer)
    {   
        return integer;
    }   
 
    public volatile Object info(Object obj)
    {   
        return info((Integer)obj);
    }   
}