Java进阶之泛型与语法糖
Java泛型是一个重要的Java语法糖概念，虽然Java的继承和接口丰富了多态的灵活性，但我们仍然希望通过编写更通用的代码，能够适用“非特定的类型”，而不是一个具体的接口或类。
本来是写了很多东西，然而后来发现泛型涉及到的跨语言比较，概念理解和设计模式应用等内容其实是很多的，秉承只讲基础的原则，本期讲Java是如何做到泛型的，泛型在JVM又是怎么活动的？
一，Java的编译期与运行期
我们首先需要知道Java程序是如何转化成字节码文件，再转化成机器码在操作系统上调用实现功能的。
这里就涉及到两个Java的重要执行流程--编译器和运行期
上图可以清楚地看出Java程序编译期和运行期的关系，我们编写完Java程序代码时是.java文件，通过本地编译期的编译转化成.class文件，也就是Java字节码文件。我们可以使用这些编译后的字节码文件拷贝到任意有Java环境的地方去执行，也就是进入Java的运行期。通过类加载器加载到JVM，翻译成机器码在操作系统调用执行。（这里需要好好体会概念，比如JVM和OS的关系，编译和翻译等等）
Java编译期
这里的Java编译期指的是我们常说的从.java文件转化成.class文件的过程，了解了这一过程你就知道你编写的.java文件和.class文件有什么不同，并为下文介绍泛型埋个伏笔。
编译期大致过程：
.java文件->解析与填充符号表->注解处理器->语义分析->解语法糖->字节码生成->输出->.class文件
这里简单介绍下过程，我们知道一种语言转化成另一种语言都需要走单词的词法分析，句子的语法分析和联系上下文的语义分析。Java编译期的第一步就是解析与填充符号表（过程为：词法分析-语法分析-填充符号表），在这一步中初步完成了目标代码生成阶段地址分配的依据；JDK5之后Java提供了对注解的支持，这些注解和普通Java代码一样都是在运行期发挥作用，注解处理器完成在Java文件解析之后注解的代码解析。语法分析后，编译器获得程序代码的抽象语法树，开始标注检查等一系列联系上下文的语义分析。
语法糖与解语法糖过程
语法糖指在计算机中添加某种语法，能够增加程序的可读性和扩展性。Java的语法糖常见的有泛型，变长参数，条件编译，自动拆装箱，内部类等等。语法糖的出现是为了方便开发人员使用, JVM并不识别, 会在编译阶段解语法糖,还原为基础语法，这个过程就是编译器的解语法糖。
随后执行字节码的生成并输出，即可得到一处编译处处执行的字节码文件了。
Java运行期
类加载器的任务就是把字节码资源载入到虚拟机运行时环境里。经过字节码检验后，Java解释器可以把高级语言一行一行解释称机器码供机器运行，通过利用热点探测和计数器处罚即时编译，即时编译（Just-in-time compilation）是一种提高程序运行效率的方法。通常，程序在执行前全部被翻译为机器码。完成提高编译机器码的执行效率。
二，泛型与类型擦除
Java泛型是JDK5提供的一项特性，本质是参数化类型的应用，也就是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，泛型接口和泛型方法。
要了解Java泛型之前，还需要知道什么是类型擦除。
Java 泛型是使用擦除实现的。这意味着当你在使用泛型时，任何具体的类型信息都被擦除了，你唯一知道的就是你在使用一个对象。因此，List
.java---(编译期: Object类型）--->.class---(运行期: 原生类型）---->机器码
举个例子：
// 类型擦除前
Map map = new HashMap<>();
map.put("key1", "value1");
System.out.pringln(map.get("key1"));
// 类型擦除后
Map map = new HashMap();
map.put("key1", "value1");
System.out.pringln((String)map.get("key1")); Java的泛型只在程序源码中存在，编译后的字节码文件就已经替换成原来的原生类型，并且在相应的地方插入了强制转型代码，所以对运行期Java来说，ArrayList
类型擦除方式
// 代码不能被编译
// 类型擦除后两个方法特征签名一模一样
public static void method(List list) {
//content
}
public static void method(List list) {
//content
}
//代码可以被编译
//通过方法重载实现类型擦除后的可用
public static String method(List list) {
//content
}
public static int method(List list) {
//content
} 参数List
三，简单Java泛型
我们可以利用类型擦除这种特点来作为一颗语法糖实现Java泛型。下面介绍一个简单泛型类的实现。
// Holder1.java
// 这个类只能持有单个对象的类
class Automobile {}
public class Holder1 {
private Automobile a;
public Holder1(Automobile a) { this.a = a; }
Automobile get() { return a; }
}jdk5之前可以利用直接持有object类达到类型的扩展
// ObjectHolder.java
// 通过装入object类，拿出对象时强制转换实现类型扩展
public class ObjectHolder {
private Object a;
public ObjectHolder(Object a) { this.a = a; }
public void set(Object a) { this.a = a; }
public Object get() { return a; }
public static void main(String[] args) {
ObjectHolder h2 = new ObjectHolder(new Automobile());
Automobile a = (Automobile)h2.get();
h2.set("Not an Automobile");
String s = (String)h2.get();
h2.set(1); // 自动装箱为 Integer
Integer x = (Integer)h2.get();
}
}在JDK5之前，类型的扩展依靠java.lang.Object类，因为所有类型都继承于这个类，所以只有程序员和运行期的JVM知道这个object是什么类型，在编译期间无法检查这个object有没有转型成功，这样会把很多风险转嫁给程序运行期，不利于工程的维护。
// GenericHolder.java
// 通过泛型，使用holder类的时候再初始化，实现类型扩展
public class GenericHolder {
private T a;
public GenericHolder() {}
public void set(T a) { this.a = a; }
public T get() { return a; }
public static void main(String[] args) {
GenericHolder h3 = new GenericHolder<>();
h3.set(new Automobile()); // 此处有类型校验
Automobile a = h3.get(); // 无需类型转换
//- h3.set("Not an Automobile"); // 报错
//- h3.set(1); // 报错
}
} 与其使用 Object ，我们更希望先指定一个类型占位符，稍后再决定具体使用什么类型。要达到这个目的，需要使用类型参数，用尖括号括住，放在类名后面。然后在使用这个类时，再用实际的类型替换此类型参数来获得泛型的语法糖特性，实现类型扩展。
泛型是一颗Java提供给程序员的语法糖，利用类型擦除实现编程的类型扩展。
参考：
1. 《深入理解JVM》第四部分
2. Java编译期与运行期：https://www.cnblogs.com/wyc1994666/p/11366802.html
3. Java泛型实例：https://blog.csdn.net/s10461/article/details/53941091?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-5.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-5.nonecase