Java泛型——擦除

本章涉及到：

 

• 擦除的效果
• 擦出后编译器保证类型的正确性
• 擦除的由来

需要了解的朋友可以看一下。

    这篇文章先对比了一下C++的泛型代码，能让你更清楚的感受到擦除的效果（请放心，只是简单的c++代码，不了解c++的同学也能看的懂）。

先看下C++的泛型：

#include

using namespace std;

template  class Manipulator{

        T obj;

        public:Manipulator(T x){ obj=x; }

        void manipulate(){ obj.f(); }

};

class HasF{

        public:void f(){ cout<<"HasF::f()"<< endl; }

};

int main(){

        HasF hf;

        Manipulator manipulator(hf); 

        manipulator.manipulate();

}

/*Output: HasF::f() */

    Manipulator类存储了一个类型T的对象，有意思的地方是manipulate()方法，这个方法中obj调用了方法f()。在C++中当你实例化这个模板时，C++编译器将进行检查，因此在Manipulator被实例化的这一刻，它看到HasF拥有一个方法f()。如果情况并非如此，就会得到一个编译期的错误，这样类型安全就得到保障了。       ——————以上摘自Thinking in Java (事实上这篇文章大部分内容都会摘自Thinking in Java   >.

接下来看一下Java中的代码：

publicclass HasF {

    public void f() {System.out.println("HasF.f()");}}

}

publicclass Manipulator {

    private T obj;

    public Manipulator(T obj) {

        this.obj = obj;

    }

    public void manipulate() {

        // obj.f();//此处报错

    }

}

public class Manipulation {

    public static void main(String[] args) {

        HasF hasF = new HasF();

        Manipulator manipulator = new Manipulation(hasF);

        manipulator.manipulate();

    }

}

可以看出Java和C++泛型代码很明显区别就是C++中的泛型有实际类型信息，而Java中的实际类型信息不管是编译时期还是在运行时期都被擦除了，这就是擦除的效果。由于有了擦除，Java编译器无法将obj调用f()这一需求映射到HasF拥有f()这一事实上。（事实上擦除是将泛型类型信息擦除到了它的第一个边界，默认不设置的边界是Object，你可以调用Object的方法，可以这样设置边界——，设置边界后就可以调用f()了。这篇文章不讲边界的概念）

通过上面的对比应该能明显的感受到Java擦除的存在了吧？在Java中，当你使用泛型时，任何具体的类型信息都会被擦除，你唯一知道的就是你在使用一个对象。

那这样问题就来了——实际的泛型类型信息被擦除了，Java是怎么保障类型信息的正确性呢？看下一段Java代码：

public class FilledListMaker {

    List create(T t, int n) {

        List result = new ArrayList();

        for (int i = 0; i < n; i++) {publicresult.add(t);}

    }

    public static void main(String[] args) {

        FilledListMaker stringMaker = new FilledListMaker();

        List list = stringMaker.create("hello", 4);

        System.out.println(list);    

        //System.out.println(Arrays.toString(list.getClass().getTypeParameters()));

    }

}

/*[hello,hello,hello,hello]/*

/* [E] /*

    在这段代码中看起来好像是拥有了String参数类型信息，但实际并非如此。最后一行代码的意思是输出一个TypeVariable对象数组，数组表示泛型所声明的类型信息。但是，正如你看见的，输出的只是用作参数占位符的标识符，并非有用的信息。 

    在这上面这段代码中编译器无法知道有关create()中T的任何信息，但是它仍旧可以在编译期确保你放置到result中的对象具有T类型，使其适合ArrayList。因此，即使擦除在方法或类内部移除了有关实际类型的信息，编译器仍旧可以确保在方法或类中使用的类型的内部一致性。（记住编译器无法知道类型信息，但它可以保障类型信息安全）

   擦除在方法体中移除了类型信息，所以在运行时的问题就是边界，即对象进入和离开方法的地点。这些正是编译器在编译期执行类型检查并插入转型代码的地点。（这段话中的边界和上方设置边界不是一个概念，别搞混了。）再看看下面的两段代码：

public class SimpleHolder {

    private Object obj;

    public Object getObj() { return obj; }

    public void setObj(Object obj) { this.obj = obj; }    

    public static void main(String[] args) {

        SimpleHolder simpleHolder = new SimpleHolder();

        simpleHolder.setObj("Item");

        String s = (String) simpleHolder.getObj();

    }

}

public class GenericHolder{

    private T obj;

    public T getObj() { return obj; }

    public void setObj(T obj) { this.obj = obj; }

    public static void main(String[] args) {

        GenericHolder genericHolder = new GenericHolder();

        genericHolder.setObj("Item");

        String s = genericHolder.getObj();

    }

}

如果用Java -c SimpleHolder反编译这个类，就可以得到下面的内容(直接上图了实在是懒得写了)：

SimpleHolder

可以看出set()和get()方法直接存储和产生值，而转型是在调用get()的时候接受检查的。接下来看一下GenericHolder：

GenericHolder

    可以看出GenericHolder产生的字节码操作和SimpleHolder产生的字节码操作是相同的。对于进入set()的类型进行检查是不需要的，因为这将由编译器执行。而对从get()返回的值进行转型仍旧是需要的，但这与你自己必须执行的操作是一样的——此处它将由编译器自动插入。

    那么问题又来了——为什么要有擦除？

    擦除的核心动机是它使得泛化的客户端可以用非泛化的类库来使用，反之亦然，这经常被称为“迁移兼容性”。（因为泛型的概念是JavaSE5之后提出的，所以为了兼容以前的客户端和类库提出了擦除的概念，擦除也使得非泛化代码向着泛型的迁移成为了可能。）

    擦除存在的主要理由是从非泛化代码到泛化代码的转变过程，以及在不破坏现有类库的情况下，将泛型融入Java语言中。擦除使得现有的非泛型客户端代码能够在不改变的情况下继续使用，直至客户端准备好用泛型重写这些代码。擦除的代价也是比较明显的，实际类型的信息丢失，无法使用转型、instanceof操作、和new表达式。当你在编写泛型代码时，必须要提醒自己你只是看起来好像拥有了有关参数类型信息而已，实际上这个泛型类型的实际类型信息将被擦除到第一个边界，你唯一知道的就是你只是在操作一个对象。

    那么总结一下，擦除是擦掉了泛型类型的实际类型信息（擦除到了第一个边界），而编译器保障了类型的安全性，擦除的存在是为了实现迁移的兼容性。

    有需要改进的地方，望指出，谢谢。