【转】Java泛型－类型擦除-白红宇

【转】Java泛型－类型擦除

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发布时间：2019-06-19

本文共 4229 字，大约阅读时间需要 14 分钟。

源：

一、概述

Java泛型在使用过程有诸多的问题，如不存在List<String>.class, List<Integer>不能赋值给List<Number>（不可协变），奇怪的ClassCastException等。正确的使用Java泛型需要深入的了解Java的一些概念，如协变，桥接方法，以及这篇笔记记录的类型擦除。Java泛型的处理几乎都在编译器中进行，编译器生成的bytecode是不包涵泛型信息的，泛型类型信息将在编译处理是被擦除，这个过程即类型擦除。

二、编译器如何处理泛型？

通常情况下，一个编译器处理泛型有两种方式：

1.Code specialization。在实例化一个泛型类或泛型方法时都产生一份新的目标代码（字节码or二进制代码）。例如，针对一个泛型list，可能需要针对string，integer，float产生三份目标代码。

2.Code sharing。对每个泛型类只生成唯一的一份目标代码；该泛型类的所有实例都映射到这份目标代码上，在需要的时候执行类型检查和类型转换。

C++中的模板（template）是典型的Code specialization实现。C++编译器会为每一个泛型类实例生成一份执行代码。执行代码中integer list和string list是两种不同的类型。这样会导致代码膨胀（code bloat），不过有经验的C＋＋程序员可以有技巧的避免代码膨胀。

Code specialization另外一个弊端是在引用类型系统中，浪费空间，因为引用类型集合中元素本质上都是一个指针。没必要为每个类型都产生一份执行代码。而这也是Java编译器中采用Code sharing方式处理泛型的主要原因。

Java编译器通过Code sharing方式为每个泛型类型创建唯一的字节码表示，并且将该泛型类型的实例都映射到这个唯一的字节码表示上。将多种泛型类形实例映射到唯一的字节码表示是通过类型擦除（type erasue）实现的。

三、什么是类型擦除？

类型擦除指的是通过类型参数合并，将泛型类型实例关联到同一份字节码上。编译器只为泛型类型生成一份字节码，并将其实例关联到这份字节码上。类型擦除的关键在于从泛型类型中清除类型参数的相关信息，并且再必要的时候添加类型检查和类型转换的方法。

类型擦除可以简单的理解为将泛型java代码转换为普通java代码，只不过编译器更直接点，将泛型java代码直接转换成普通java字节码。

类型擦除的主要过程如下：

1.将所有的泛型参数用其最左边界（最顶级的父类型）类型替换。

2.移除所有的类型参数。

如

interface Comparable <A> {

public int compareTo( A that);

}

final class NumericValue implements Comparable <NumericValue> {

priva te byte value;

public NumericValue (byte value) { this.value = value; }

public byte getValue() { return value; }

public int compareTo( NumericValue t hat) { return this.value - that.value; }

}

－－－－－－－－－－－－－－－－－

class Collections {

public static <A extends Comparable<A>>A max(Collection <A> xs) {

Iterator <A> xi = xs.iterator();

A w = xi.next();

while (xi.hasNext()) {

A x = xi.next();

if (w.compareTo(x) < 0) w = x;

}

return w;

}

final class Test {

public static void main (String[ ] args) {

LinkedList <NumericValue> numberList = new LinkedList <NumericValue> ();

numberList .add(new NumericValue((byte)0));

numberList .add(new NumericValue((byte)1));

NumericValue y = Collections.max( numberList );

}

经过类型擦除后的类型为

interface Comparable {

public int compareTo( Object that);

}

final class NumericValue implements Comparable {

priva te byte value;

public NumericValue (byte value) { this.value = value; }

public byte getValue() { return value; }

public int compareTo( NumericValue t hat) { return this.value - that.value; }

public int compareTo(Object that) { return this.compareTo((NumericValue)that); }

}

－－－－－－－－－－－－－

class Collections {

public static Comparable max(Collection xs) {

Iterator xi = xs.iterator();

Comparable w = (Comparable) xi.next();

while (xi.hasNext()) {

Comparable x = (Comparable) xi.next();

if (w.compareTo(x) < 0) w = x;

}

return w;

}

final class Test {

public static void main (String[ ] args) {

LinkedList numberList = new LinkedList();

numberList .add(new NumericValue((byte)0)); ，

numberList .add(new NumericValue((byte)1));

NumericValue y = (NumericValue) Collections.max( numberList );

}

第一个泛型类Comparable <A>擦除后 A被替换为最左边界Object。Comparable<NumericValue>的类型参数NumericValue被擦除掉，但是这直接导致NumericValue没有实现接口Comparable的compareTo(Object that)方法，于是编译器充当好人，添加了一个桥接方法。

第二个示例中限定了类型参数的边界<A extends Comparable<A>>A，A必须为Comparable<A>的子类，按照类型擦除的过程，先讲所有的类型参数 ti换为最左边界Comparable<A>，然后去掉参数类型A，得到最终的擦除后结果。