浅谈泛型擦除

泛型擦除

  在编码阶段使用泛型时加上的类型参数，会被编译器在编译阶段去掉，这个过程叫做泛型擦除。

  泛型主要用于编译阶段。在编译后生成的Java字节码文件中不包含泛型中的类型信息。例如，在编码时定义的List和List经过编译后统一为List。JVM读取的只是List，由泛型附加的类型信息对JVM来说是不可见的。

Java核心技术卷I解释：

  无论何时定义一个泛型类型，都会自动提供一个相应的原始类型(raw type)。这个原始类型的名字就是去掉类型参数后的泛型类型名。类型变量会被擦除(erased)，并替换为其限定类型(或者，对于无限定的变量则替换为Object)。

例如，

泛型类Pair如下：

public class Pair<T>{
  private T first;
  private T second;
  public Pair(T first,T second){
    this.first=first;
    this.second=second;
  }
  public T getFirst(){return first;}
  public T getSecond(){return second;}
  public void setFirst(T newValue){first=newValue;}
  public void setSecond(T newValue){second=newValue;}
}

Pair的原始类型如下所示：

public class Pair{
  private Object first;
  private Object second;
  public Pair(Object first,Object second){
    this.first=first;
    this.second=second;
  }
  public Object getFirst(){return first;}
  public Object getSecond(){return second;}
  public void setFirst(Object newValue){first=newValue;}
  public void setSecond(Object newValue){second=newValue;}
}

  因为T是一个无限定的变量，所以直接用Object替换。

  在程序中可以包含不同类型的Pair,例如Pair或Pair。不过擦除类型后，它们都会编程原始的Pair类型。

  假定我们声明了泛型上限：

public class Interval<T extends Comparable&Serializable> implements Serializable{
  private T lower;
  private T upper;
  ...
  public Interval(T first,T second){
    if(first.compareTo(second)<=0){lower=first;upper=second;}
    else{lower=second;upper=first;}
  }
}

  此时原始类型如下所示：

public class Interval implements Serializable{
  private Comparable lower;
  private Comparable upper;
  ...
  public Interval(Comparable first,Comparable second){
    if(first.compareTo(second)<=0){lower=first;upper=second;}
    else{lower=second;upper=first;}
  }
}

  如果将限定切换为class Interval，原始类型会用Serializable替换T，而编译器在必要时要向Comparable插入强制类型转换。

(1)转换泛型表达式

  编写一个泛型方法调用时，如果擦出了返回类型，编译器会插入强制类型转换。例如：

Pair<Employee> buddies=...;
Employee buddy=buddies.getFirst();

  getFirst擦除类型后的返回类型是Object。编译器自动插入转换到Employee的强制类型转换。也就是说，编译器把这个方法调用转换为两条虚拟机指令：

• 对原始方法Pair.getFirst的调用。
• 将返回的Object类型强制转换为Employee类型。

  当访问一个泛型字段时，也要插入强制类型转换。假设Pair类的first字段和second字段都是公共的。表达式

Employee buddy=buddies.first;

  也会在结果字节码中插入强制类型转换。

(2)转换泛型方法

  类型擦除也会出现在泛型方法中。

public static <T extends Comparable> T min(T[] a)

  经过泛型擦除后，只剩下：

public static Comparable min(Comparable[] a);

  注意，类型参数T已经被擦出了，只留下了限定类型Comparable。

泛型擦除带来的问题

  当然，泛型擦除也带来了许多问题，这里就不细讲了，只是小总结下：

• 不能用基本类型实例化类型参数
• 运行时类型查询只适用于原始类型
• 不能创建参数化类型的数组
• 不能实例化类型变量
• 不能构造泛型数组
• 泛型类的静态上下文中类型变量无效
• 不能抛出或捕获泛型类的实例
• 可以取消对检查型异常的检查
• 注意擦除后的冲突

参考：
《剑指Java》
《Java核心技术卷I》
泛型详解
泛型之类型擦除