Java泛型探究及泛型擦除机制和如何跳过编译阶段

向着百万年薪努力的小赵

发布于 2022-12-02 09:34:13

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发布于 2022-12-02 09:34:13

文章被收录于专栏：小赵的Java学习

在工作闲暇之余，开始了对Java本身的探究，首先研究的便是日常使用的泛型

泛型的原理： Java泛型是jdk5引入的一种机制。为了向下兼容，所以Java虚拟机是不支持泛型的，也就是说Java泛型是一种伪泛型机制。
泛型的本质：参数化类型

我们先来看泛型的使用，然后再看泛型的擦除机制

泛型的使用

要想使用好泛型，首先要对其基本的定义有所了解

泛型通配符的介绍

无边界通配符举例：<?> 通用的类型
上边界通配符举例：< ? extends Number > 代表从Number往下的子类或孙类对象都可以使用
下边界通配符举例：<? super Integer> 代表从Integer 到Object所有的对象都可以

泛型的具体的使用

规则

必须先声明再使用

泛型的声明是通过"<>"实现

约定泛型可以使用单个大写字母来表示 K E T V 等

常见的泛型使用：

泛型类

public class PersonNew <T> {

    private T t;

    public T getT() {
        return t;
    }

    public void setT(T t) {
        this.t = t;
    }

    public PersonNew(T t) {
        this.t = t;
    }
}

增加我们代码的灵活度

泛型方法

public class Demo07 <K,V> {

    /**
     * 普通方法 可以使用 类中定义的泛型
     * @param k
     * @param v
     * @return
     */
    public K method1(K k,V v){
        return (K)null;
    }

    /**
     * 普通方法  使用方法中定义的泛型
     * @param t
     * @param v
     * @param <T>
     * @return
     */
    public <T> T method2(T t,V v){
        return (T)null;
    }

    /**
     * 在静态方法中我们没法使用 类中定义的泛型
     * @return
     */
    public static <K> K method3(){
        return null;
    }

泛型接口

public interface CalGeneric <T> {

    T add(T a,T b);

    T sub(T a,T b);

    T mul(T a,T b);

    T div(T a,T b);
}

泛型的擦除机制

泛型的擦除机制： 伪泛型机制就是说：在编译期间把泛型的信息全部擦除掉了，泛型只在编译阶段有效，编译之后JVM会采取去泛型化的措施.所以泛型最终都变成了最原始的类型（Object）; 在运行期就不存在泛型的信息。

在这里贴上两句百度上对泛型的解释：

Java 泛型的参数只可以代表类，不能代表个别对象。由于 Java泛型的类型参数之实际类型在编译时会被消除，所以无法在运行时得知其类型参数的类型。Java编译器在编译泛型时会自动加入类型转换的编码，故运行速度不会因为使用泛型而加快。
泛型是Java SE 1.5的新特性，泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。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。 Java语言引入泛型的好处是安全简单。泛型的好处是在编译的时候检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的，以提高代码的重用率。 ————百度百科

也就是说，我们日常使用的泛型，JVM并不知道它的存在，因为泛型在编译阶段就已经被处理成普通的类和方法；

那么编译期是怎么擦除泛型的呢？通过研究发现，其实就是将泛型指定为限定类型而已

编译器怎么擦除泛型的？

获取泛型的类型，再转换罢了

如果没有指定类型，使用Object作为原始类型；
若有限定类型< T exnteds X >，使用X作为原始类型；
如果有多个限定类型（<T extends A & B & C >），则用第一个边界A作为原始类型

在必要时还会插入类型转换以保持类型安全

怎么证明编译器擦除了泛型？

举个栗子：

        List<String> arrList = new ArrayList<>();
        List<Integer> intList = new ArrayList<>();
        System.out.println(arrList.getClass()==intList.getClass());

我们创建两个指定不同类型的泛型的List，然后进行比较

呐，两个List其实就是一个实例 ArrayList 和 ArrayList 在编译的时候是完全不同的类型，但是运行结果却是true，这就Java泛型的类型擦除造成的。我们再获取一下ClassName，输出一下看看

System.out.println(arrList.getClass().getName()+"\n"+intList.getClass().getName());

结果如下图：

因为不管是 ArrayList 还是 ArrayList，在编译完成后都会被编译器擦除成了 ArrayList。

Java 泛型擦除是 Java 泛型中的一个重要特性，其目的是避免过多的创建类而造成的运行时的过度消耗。所以，想 ArrayList 和 ArrayList 这两个实例，其类实例是同一个。

那么使用泛型的副作用有哪些呢？

使用泛型后，不能使用基本数据类型（byte，short，int ，long，float，double，boolean，char）；至于原因嘛，上面也讲了，擦除后变成Object，而Object无法存放int类型
不能使用 instanceof运算符原因：因为擦除后只剩下原始类型，泛型信息不存在。

额外的思考：上面已经分析过，泛型是编译阶段有效的，如果我们插入数据时想要跳过编译阶段，应该怎么做呢？没错，可以通过反射的方式达成我们的目的

        List<String> arrList = new ArrayList<>();
        arrList.add("1");
        arrList.add("2");
        Class<? extends List> aClass = arrList.getClass();
        Method method = aClass.getDeclaredMethod("add",Object.class);
        method.invoke(arrList,new Object());
        System.out.println(arrList);