Java泛型之类型擦除类型擦除参考资料

本文首发于个人网站：Java阿杜

类型擦除

学过C++模板的，在使用Java泛型的时候，会感觉到有点不疑问，例如：（1）无法定义一个泛型数组、无法调用泛型参数对象中对应的方法（当然，通过extends关键字是可以做到，只是比较麻烦）；（2）ArrayList<Integer>和ArrayList<String>在运行时的类型是相同的。Java中的泛型有这些问题，是它的实现机制决定的，即“类型擦除”。

1. 类型擦除的定义：编译通过后，准备进入JVM运行时，就不再有类型参数的概念，换句话说：每定义一个泛型类型，JVM会自动提供一个对应的原生类； public class Holder4<T> { private T a; private T b; private T c; public Holder4(T a, T b, T c) { this.a = a; this.b = b; this.c = c; } public T getA() { return a; } public T getB() { return b; } public T getC() { return c; } public void setA(T a) { this.a = a; } public void setB(T b) { this.b = b; } public void setC(T c) { this.c = c; } public static void main(String[] args) { Holder4<Automobile> holder4 = new Holder4<>(new Automobile(),new Automobile(), new Automobile()); Automobile a = holder4.getA(); //编译器帮忙转型，不需要显式转型 Automobile b = holder4.getB(); Automobile c = holder4.getC(); } } 在Java中，每定义一个泛型类型，就会自动提供一个对应的原始类型，例如： public class Holder4Raw { private Object a; private Object b; private Object c; public Holder4Raw(Object a, Object b, Object c) { this.a = a; this.b = b; this.c = c; } public Object getA() { return a; } public Object getB() { return b; } public Object getC() { return c; } public void setA(Object a) { this.a = a; } public void setB(Object b) { this.b = b; } public void setC(Object c) { this.c = c; } public static void main(String[] args) { Holder4Raw holder4Raw = new Holder4Raw(new Automobile(),new Automobile(), new Automobile()); Automobile a = (Automobile) holder4Raw.getA(); //显示的转型 Automobile b = (Automobile) holder4Raw.getB(); Automobile c = (Automobile) holder4Raw.getC(); } }
2. 为什么选择这种实现机制？
   • 在Java诞生10年后，才想实现类似于C++模板的概念，即泛型；
   • Java的类库是Java生态中非常宝贵的财富，必须保证向后兼容（即现有的代码和类文件依旧合法）和迁移兼容（泛化的代码和非泛化的代码可互相调用）基于上面这两个背景和考虑，Java设计者采取了“类型擦除”这种折中的实现方式。
3. Java泛型依赖编译器实现，只存在于编译期，JVM中没有泛型的概念；那么，编译器做了什么工作呢？（1）set方法是编译期检查；（2）get方法的返回值进行转型，编译器插入了一个checkcast语句。 我们通过字节码进行观察，可以看出：（1）Holder4和Holder4Raw两个类的字节码完全相同；（2）在main函数的33、41和49行就是编译器插入的checkcast语句； public class org.java.learn.generics.Holder4<T> { public org.java.learn.generics.Holder4(T, T, T); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: aload_0 5: aload_1 6: putfield #2 // Field a:Ljava/lang/Object; 9: aload_0 10: aload_2 11: putfield #3 // Field b:Ljava/lang/Object; 14: aload_0 15: aload_3 16: putfield #4 // Field c:Ljava/lang/Object; 19: return public T getA(); Code: 0: aload_0 1: getfield #2 // Field a:Ljava/lang/Object; 4: areturn public T getB(); Code: 0: aload_0 1: getfield #3 // Field b:Ljava/lang/Object; 4: areturn public T getC(); Code: 0: aload_0 1: getfield #4 // Field c:Ljava/lang/Object; 4: areturn public void setA(T); Code: 0: aload_0 1: aload_1 2: putfield #2 // Field a:Ljava/lang/Object; 5: return public void setB(T); Code: 0: aload_0 1: aload_1 2: putfield #3 // Field b:Ljava/lang/Object; 5: return public void setC(T); Code: 0: aload_0 1: aload_1 2: putfield #4 // Field c:Ljava/lang/Object; 5: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #5 // class org/java/learn/generics/Holder4 3: dup 4: new #6 // class org/java/learn/generics/Automobile 7: dup 8: invokespecial #7 // Method org/java/learn/generics/Automobile."<init>":()V 11: new #6 // class org/java/learn/generics/Automobile 14: dup 15: invokespecial #7 // Method org/java/learn/generics/Automobile."<init>":()V 18: new #6 // class org/java/learn/generics/Automobile 21: dup 22: invokespecial #7 // Method org/java/learn/generics/Automobile."<init>":()V 25: invokespecial #8 // Method "<init>":(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)V 28: astore_1 29: aload_1 30: invokevirtual #9 // Method getA:()Ljava/lang/Object; 33: checkcast #6 // class org/java/learn/generics/Automobile，get方法的转型 36: astore_2 37: aload_1 38: invokevirtual #10 // Method getB:()Ljava/lang/Object; 41: checkcast #6 // class org/java/learn/generics/Automobile，get方法的转型 44: astore_3 45: aload_1 46: invokevirtual #11 // Method getC:()Ljava/lang/Object; 49: checkcast #6 // class org/java/learn/generics/Automobile，get方法的转型 52: astore 4 54: return }

参考资料

1. 《Java编程思想》
2. 《Effective Java》
3. 《Java核心技术》