java泛型程序设计——翻译泛型表达式+翻译泛型方法

【0】README

0.1） 本文描述+源代码均 转自 core java volume 1， 旨在理解 java泛型程序设计 的 翻译泛型表达式+翻译泛型方法 的知识；

【1】翻译泛型表达式

1.1）当程序调用泛型方法时， 如果擦除了泛型返回类型， 编译器插入类型转换；

• 1.1.1）看个荔枝：

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

• 擦除getFirst的返回类型后将返回Object类型。 编译器自动插入 Employee 的强制类型转换。
• 也就是说， 编译器吧这个方法调用翻译为两条虚拟机指令（Commands）：
  
  • C1）对原始方法 Pair.getFirst 的调用；
  • C2）将返回的Object类型 强制转换为 Employee 类型；

1.2）当存取一个泛型域时也要插入强制类型转换。

• 1.2.1）假设 Pair 类的first 域 和 second 域都是 公有的（这不是种好的编程风格， 但在java语法中，这是合法的）。
  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】翻译泛型方法

2.1）类型擦除也会出现在泛型方法中。

public static <T extends Comparable> T min(T[] a)：是一个完整的方法族；

• 2.1.1）擦除类型后， 只剩下一个方法：

public static Comparable min(Comparable[] a)

• 注意， 类型参数T 已经被擦除了， 只留下了限定类型 Comparable；

2.2）方法擦除带来了两个复杂问题。

• 2.2.1）看个荔枝：

class DateInterval extends Pair<Date>
{
    public void setSecond(Date second)
    {
        if(second.compareTo(getFirst()) >= 0)
            super.setSecond(second);
    }
}

对以上代码的分析（Analysis）：

• A1）上述类的类型变量擦除后， 为

class DateInterval extends Pair // after erasure
{
    public void setSecond(Date second)
    {
        if(second.compareTo(getFirst()) >=0)
            super.setSecond(second);
    }
}

• A2）令人感到奇怪的是， 存在另一个从Pair 继承的setSecond方法， 即

public void setSecond(Object second)

• Attention）此时要注意， DateInterval内部应该是重写了 Pair的 setSecond方法， 结果擦除类型参数后， 就不是重写了， 破坏了类的多态性；

A3）它们显然不是同一种方法， 因为有不同的类型参数， 一个是Object ， 而另一个是 Date；（这里是干货）
A4）然而不应该不一样， 考虑下面的语句序列：

DateInterval interval = new DateInterval();
Pair<Date> pair = interval; // OK--assignment to superclass
pair.setSecond(aDate); // "那这条语句调用哪个 setSecond方法呢？ 是 setSecond(Object) 还是 setSecond（Date） 呢？"

• A5）这里， 希望对setSecond 的调用 具有多态性， 并调用最合适的那个方法。 由于pair 引用DateInterval 对象，所以应该调用 DateInterval.setSecond;
• A6）出现的问题：在于类型擦除与多态发生了冲突， 确实， 如上面的Attention所说， 变量类型擦除破坏了类的多态性；
• A7）解决方法： 就需要编译器在 DateInterval 类中生成一个桥方法（bridge method）：

public void setSecond(Object second) //这里就调用了 重写的 父类 DateInterval(Object)
{setSecond((Date)second)}

2.3）上述引入了桥方法：要想了解他的工作过程， 跟踪下列语句 pair.setSecond(aDate);

• 2.3.1）变量pair 已经说明为类型 Pair ， 并且这个类型只有一个简单的方法叫做 setSecond， 即 setSecond（Object）；
• 2.3.2）虚拟机用 pair 引用的对象调用这个方法： 这个对象是 DateInterval 类型的， 因而将会调用 DateInterval.setSecond(Object) 方法；
• 2.3.3）这个方法是合成的桥方法： 它调用 DateInterval.setSecond(Date)方法，在正是我们想要的；

2.4）桥方法也可以变得很奇怪， 如 DateInterval 方法覆盖了 getSecond()方法：

class DateInterval extends Pair<ate>
{
    public Date getSecond() 
    {
        return (Date) super.getSecond().clone();
    }    
}

对以上代码的分析（Analysis）：

• A1）在擦除的过程中， 有两个getSecond方法：
  
  • A1.1） Date getSecond() // defined in DateInterval
  • A1.2） Object getSecond() // overrides the method defined in Pair to call the first method
• A2）不能这样编写代码（因为具有相同参数的两个方法是不合法的， 他们都没有参数）。

• A3）但在虚拟机中， 用参数类型和返回类型确定一个方法， 因此， 编译器可能产生两个仅返回 类型不同的 方法字节码， 虚拟机能够正确处理这个情况；
  Annotation）

• A1）桥方法不仅用于泛型类型； 还有， 在一个方法覆盖另一个方法时可以指定一个更严格的返回类型：

public class Employee implements Clonealbe {
    public Employee clone() throws CloneNotSupportedException() {}
}

对以上代码的分析（Analysis）：

• A1） Object.clone 和 Employee.clone 方法被说成具有协变的返回类型；（具有协变的返回类型）
• A2）实际上， Employee 类有两个克隆方法（Methods）：
  
  • M1） Employee clone()；// defined above
  • M2） Object clone() ； // synthesized bridge method, overrides Object.clone;
• A3）合成的桥方法调用了新定义的方法；

Conclusion）总之， 需要记住有关java泛型转换的事实：

• C1）虚拟机中没有泛型， 只有普通的类和方法；
• C2）所有的类型参数都是用它们的限定类型替换；
• C3）桥方法被合成来保持多态；
• C4）为保持类型安全性， 必要时插入强制类型转换；