Java泛型类型擦除以及类型擦除带来的问题

Java泛型的实现方法：类型擦除

Java的泛型是伪泛型，这是因为Java在编译期间，所有的泛型信息都会被擦掉，正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦除。

要理解类型擦除，首先需要去了解原始类型是什么。
原始类型 就是擦除去了泛型信息，最后在字节码中的类型变量的真正类型，无论何时定义一个泛型，相应的原始类型都会被自动提供，类型变量擦除，并使用其限定类型（无限定的变量一般用Object） 替换。

在调用泛型方法时，可以指定泛型，也可以不指定泛型。

• 在不指定泛型的情况下，泛型变量的类型为该方法中的几种类型的同一父类的最小级，直到Object
• 在指定泛型的情况下，该方法的几种类型必须是该泛型的实例的类型或者其子类

比如下面这段代码：

class Pair<T> {  
    private T value;  
    public T getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(T  value) {  
        this.value = value;  
    }  
}  

被编译成为：

class Pair {  
    private Object value;  
    public Object getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(Object  value) {  
        this.value = value;  
    }  
}

为什么编译成为Object类型呢？因为T 是一个无限定的类型变量，所以用Object替换。
什么是有限定的类型变量呢？比如下面这一段，原始类型就是Comparable。

public class Pair<T extends Comparable> {}

之后，泛型被替换成为原始类型，利用反射就可以使用原始类型的方法了。

类型擦除引起的问题及解决方法

因为种种原因，Java不能实现真正的泛型，只能使用类型擦除来实现伪泛型，这样虽然不会有类型膨胀问题，但是也引起来许多新问题，所以，SUN对这些问题做出了种种限制，避免我们发生各种错误。

比如下面的代码：

public class Test {  
    public static void main(String[] args) {  

        /**不指定泛型的时候*/  
        int i = Test.add(1, 2); //这两个参数都是Integer，所以T为Integer类型  
        Number f = Test.add(1, 1.2); //这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Number  
        Object o = Test.add(1, "asd"); //这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Object  
        
		ArrayList list = new ArrayList();  
	    list.add(1);  
	    list.add("121");  
	    list.add(new Date());  
	    
        /**指定泛型的时候*/  
        int a = Test.<Integer>add(1, 2); //指定了Integer，所以只能为Integer类型或者其子类  
        int b = Test.<Integer>add(1, 2.2); //编译错误，指定了Integer，不能为Float  
        Number c = Test.<Number>add(1, 2.2); //指定为Number，所以可以为Integer和Float  

		ArrayList<Integer> list2=new ArrayList<>();
		list.add(1);
		list.add("121");//报错
    }  

    //这是一个简单的泛型方法  
    public static <T> T add(T x,T y){  
        return y;  
    }  
}

先检查，再编译

既然说类型变量会在编译的时候擦除掉，那为什么我们往 ArrayList 创建的对象中添加整数会报错呢？不是说泛型变量String会在编译的时候变为Object类型吗？为什么不能存别的类型呢？既然类型擦除了，如何保证我们只能使用泛型变量限定的类型呢？

Java编译器是通过先检查代码中泛型的类型，然后在进行类型擦除，再进行编译。

例如：

public static  void main(String[] args) {  

    ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();  
    list.add("123");  
    list.add(123);//编译错误  
}

在上面的程序中，使用add方法添加一个整型，在IDE中，直接会报错，说明这就是在编译之前的检查，因为如果是在编译之后检查，类型擦除后，原始类型为Object，是应该允许任意引用类型添加的。可实际上却不是这样的，这恰恰说明了关于泛型变量的使用，是会在编译之前检查的。

自动类型转换

因为类型擦除的问题，所以所有的泛型类型变量最后都会被替换为原始类型。

既然都被替换为原始类型，那么为什么我们在获取的时候，不需要进行强制类型转换呢？

看下ArrayList.get()方法：

public E get(int index) {  

    RangeCheck(index);  

    return (E) elementData[index];  

}

可以看到，在return之前，会根据泛型变量进行强转。假设泛型类型变量为Date，虽然泛型信息会被擦除掉，但是会将(E) elementData[index]，编译为(Date)elementData[index]。所以我们不用自己进行强转。

类型擦除与多态的冲突和解决方法

现在有这样一个泛型类：

class Pair<T> {  

    private T value;  

    public T getValue() {  
        return value;  
    }  

    public void setValue(T value) {  
        this.value = value;  
    }  
}

然后我们想要一个子类继承它。

class DateInter extends Pair<Date> {  

    @Override  
    public void setValue(Date value) {  
        super.setValue(value);  
    }  

    @Override  
    public Date getValue() {  
        return super.getValue();  
    }  
}

在这个子类中，我们设定父类的泛型类型为Pair，在子类中，我们覆盖了父类的两个方法。
实际上，类型擦除后，父类的的泛型类型全部变为了原始类型Object，而子类的类型是Date，这样重写为什么不会发生冲突呢？

JVM采用了一个特殊的方法，来完成这项功能，那就是桥方法。首先，我们用javap -c className的方式反编译下DateInter子类的字节码，结果如下：

class com.test.DateInter extends com.tao.test.Pair {  
  com.test.DateInter();  
    Code:  
       0: aload_0  
       1: invokespecial #8                  // Method com/tao/test/Pair."":()V  
       4: return  

  public void setValue(java.util.Date);  //我们重写的setValue方法  
    Code:  
       0: aload_0  
       1: aload_1  
       2: invokespecial #16                 // Method com/tao/test/Pair.setValue:(Ljava/lang/Object;)V  
       5: return  

  public java.util.Date getValue();    //我们重写的getValue方法  
    Code:  
       0: aload_0  
       1: invokespecial #23                 // Method com/tao/test/Pair.getValue:()Ljava/lang/Object;  
       4: checkcast     #26                 // class java/util/Date  
       7: areturn  

  public java.lang.Object getValue();     //编译时由编译器生成的巧方法  
    Code:  
       0: aload_0  
       1: invokevirtual #28                 // Method getValue:()Ljava/util/Date 去调用我们重写的getValue方法;  
       4: areturn  

  public void setValue(java.lang.Object);   //编译时由编译器生成的巧方法  
    Code:  
       0: aload_0  
       1: aload_1  
       2: checkcast     #26                 // class java/util/Date  
       5: invokevirtual #30                 // Method setValue:(Ljava/util/Date; 去调用我们重写的setValue方法)V  
       8: return  
}

从编译的结果来看，我们本意重写setValue和getValue方法的子类，竟然有4个方法，其实不用惊奇，最后的两个方法，就是编译器自己生成的桥方法。在我们自己定义的setvalue和getValue方法上面的@Oveerride只不过是假象。而桥方法的内部实现，就只是去调用我们自己重写的那两个方法。

还有一点也许会有疑问，子类中的桥方法Object getValue()和Date getValue()是同 时存在的，可是如果是常规的两个方法，他们的方法签名是一样的，也就是说虚拟机根本不能分别这两个方法。如果是我们自己编写Java代码，这样的代码是无法通过编译器的检查的，但是虚拟机却是允许这样做的，因为虚拟机通过参数类型和返回类型来确定一个方法，所以编译器为了实现泛型的多态允许自己做这个看起来“不合法”的事情，然后交给虚拟机去区别。

使用泛型程序员容易发生的错误

泛型类型变量不能是基本数据类型

不能用类型参数替换基本类型。就比如，没有ArrayList，只有ArrayList。因为当类型擦除后，ArrayList的原始类型变为Object，但是Object类型不能存储double值，只能引用Double的值。

编译时集合的instanceof

ArrayList arrayList = new ArrayList();
因为类型擦除之后，ArrayList只剩下原始类型，泛型信息String不存在了。

那么，编译时进行类型查询的时候使用下面的方法是错误的

if( arrayList instanceof ArrayList)

泛型在静态方法和静态类中的问题

泛型类中的静态方法和静态变量不可以使用泛型类所声明的泛型类型参数

举例说明：

public class Test2<T> {    
    public static T one;   //编译错误    
    public static  T show(T one){ //编译错误    
        return null;    
    }    
}

因为泛型类中的泛型参数的实例化是在定义对象的时候指定的，而静态变量和静态方法不需要使用对象来调用。对象都没有创建，如何确定这个泛型参数是何种类型，所以当然是错误的。

但是要注意区分下面的一种情况：

public class Test2<T> {    

    public static <T >T show(T one){ //这是正确的    
        return null;    
    }    
}

因为这是一个泛型方法，在泛型方法中使用的T是自己在方法中定义的 T，而不是泛型类中的T。