深入理解 Java 泛型：类型擦除、通配符、运行时参数类型获取

深入理解 Java 泛型

概述

泛型的本质是参数化类型，通常用于输入参数、存储类型不确定的场景。相比于直接使用 Object 的好处是：编译期强类型检查、无需进行显式类型转换。

类型擦除

Java 中的泛型是在编译器这个层次实现的，在生成的Java字节代码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数，会被编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除 type erasure。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        List strList = new ArrayList<>();
        List intList = new ArrayList<>();
        System.out.println(strList.getClass().getName());
        System.out.println(intList.getClass().getName());
    }
}

上面这一段代码，运行后输出如下，可知在运行时获取的类型信息是不带具体类型的：

java.util.ArrayList
java.util.ArrayList

类型擦除也是 Java 的泛型实现方式与 C++ 模板机制实现方式之间的重要区别。这就导致：

泛型类并没有自己独有的Class类对象，只有List.class。
运行时无法获得泛型的真实类型信息。

比如在 反序列化 Json 串至 List 字符串时，需要这么做：

public class Test {
    public static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        JavaType javaType = getCollectionType(ArrayList.class, String.class);
        List lst = mapper.readValue("[\"hello\",\"world\"]", javaType);
        System.out.println(lst);
    }
    // 获取泛型的Collection Type
    public static JavaType getCollectionType(Class collectionClass, Class... elementClasses) {
        return mapper.getTypeFactory().constructParametricType(collectionClass, elementClasses);
    }
}

Debug 发现 getCollectionType 方法输出的是 CollectionType 对象，里面存储了元素类型 _elementType。这就相当于把 List 的元素类型 String.class 作为参数，提供给了 Jackson 去反序列化。而下面的做法会编译失败：

public class Test {
    public static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        List lst = mapper.readValue("[\"hello\",\"world\"]", List.class); // 编译错误
        System.out.println(lst);
    }
}

泛型不是协变的

在 Java 语言中，数组是协变的，也就是说，如果 Integer 扩展了 Number，那么不仅 Integer 是 Number，而且 Integer[] 也是 Number[]，在要求 Number[] 的地方完全可以传递或者赋予 Integer[]。（更正式地说，如果 Number是 Integer 的超类型，那么 Number[] 也是 Integer[]的超类型）。您也许认为这一原理同样适用于泛型类型 —— List< Number> 是 List< Integer> 的超类型，那么可以在需要 List< Number> 的地方传递 List< Integer>。不幸的是，情况并非如此。为啥呢？这么做将破坏要提供的类型安全泛型。

对于数组来说，下面的代码会有运行时错误：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String[] strArray = new String[3];
        Object[] objArray = strArray;

        objArray[0] = 1;// 运行时错误：Exception in thread "main" java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Integer  
    }
}

而集合这么写就会有编译错误：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        List strList = new ArrayList<>();
        // 编译 Error:(14, 32) java: 不兼容的类型: java.util.List无法转换为java.util.List
        List