Java泛型的類型擦除示例詳解

更新時間：2021年07月29日 12:45:06 作者：宿寶臣

Java泛型（Generic）的引入加強了參數(shù)類型的安全性,減少了類型的轉換,但有一點需要注意,Java 的泛型在編譯器有效,在運行期被刪除,也就是說所有泛型參數(shù)類型在編譯后都會被清除掉,這篇文章主要給大家介紹了關于Java泛型的類型擦除的相關資料,需要的朋友可以參考下

前言

Java泛型這個特性是從JDK 1.5才開始加入的，因此為了兼容之前的版本，Java泛型的實現(xiàn)采取了“偽泛型”的策略，即Java在語法上支持泛型，但是在編譯階段會進行所謂的“類型擦除”（Type Erasure），將所有的泛型表示（尖括號中的內容）都替換為具體的類型（其對應的原生態(tài)類型），就像完全沒有泛型一樣。理解類型擦除對于用好泛型是很有幫助的，尤其是一些看起來“疑難雜癥”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(shù)聲明，即刪除<>及其包圍的部分。

•根據類型參數(shù)的上下界推斷并替換所有的類型參數(shù)為原生態(tài)類型：如果類型參數(shù)是無限制通配符或沒有上下界限定則替換為Object，如果存在上下界限定則根據子類替換原則取類型參數(shù)的最左邊限定類型（即父類）。

•為了保證類型安全，必要時插入強制類型轉換代碼。

•自動產生“橋接方法”以保證擦除類型后的代碼仍然具有泛型的“多態(tài)性”。

1 擦除類定義中的類型參數(shù)

1.1 無限制類型擦除

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

圖 1: 擦除類定義中的類型參數(shù)

1.2 有限制類型擦除

當類定義中的類型參數(shù)存在限制（上下界）時，在類型擦除中替換為類型參數(shù)的上界或者下界，比如形如<T extends Number>和<? extends Number>的類型參數(shù)被替換為Number，<? super Number>被替換為Object，參見2。

圖 2: 擦除類定義中的有限制類型參數(shù)

2 擦除方法定義中的類型參數(shù)

擦除方法定義中的類型參數(shù)原則和擦除類定義中的類型參數(shù)是一樣的，這里僅以擦除方法定義中的有限制類型參數(shù)為例，見3。

圖 3: 擦除泛型方法中的類型參數(shù)

3 橋接方法和泛型的多態(tài)

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;
    }
}

按照我們之前類型擦除的經驗，在擦除類型后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;
    }
}

但是，明顯可以看出，這樣擦除類型后的代碼在語法上是錯誤的：BridgeMethodTest類中雖然存在一個info方法，但是和Info接口要求覆蓋的info方法不一致：參數(shù)類型不一致。在這種情況下，Java編譯器會自動增加一個所謂的“橋接方法”（bridge method）來滿足Java語法的要求，同時也保證了基于泛型的多態(tài)能夠有效。我們反編譯一下BridgeMethodTest.class文件可以看到Java編譯器到底是如何做的：

$ 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);

}

可以看出，Java編譯器在BridgeMethodTest中自動增加了兩個方法：默認構造方法和參數(shù)為Object的info方法，參數(shù)為Object的info方法就是“橋接方法”。如何理解“橋接”二字呢？我們進一步反編譯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);
    }   
}

info(Object)方法通過調用子類的info(Integer)方法搭起了父類和子類的橋梁，也就是說，info(Object obj)這個方法起到了連接父類和子類的作用，使得Java的多態(tài)在泛型情況下依然有效。

當然，我們在使用基于泛型的多態(tài)時不必過多的考慮“橋接方法”，Java編譯器會幫我們打理好一切。

關于橋接方法的更多信息可以參考：JLS的相關章節(jié)。