Java泛型的一些限制

本文主要参考《Java编程思想（第4版）》的Java泛型章节，仅当一个简单的读书笔记。

和C++泛型对比，Java泛型只是一种编译期间的擦拭机制。这是由于考虑到和以前的兼容而考虑的一种折中方案。在编译好的泛型代码里，编译期间已经把所有的泛型信息给擦拭掉，因此无法获得任何有关泛型参数类型的信息。因此List<String>和List<Integer>实际上是同一类型。

参考以下代码：

//以下3个例子都无法通过编译
public <T> void testGeneric(Object arg) {
if (arg instanceof T) {}    //1
T var = new T();             //2
T[] array = new T[100]; //3
}

从以上代码可以看到，这种擦拭机制的限制包括如下：

1、instanceof无法使用

2、无法实例化泛型类

3、无法实例化泛型数组

以上3种方法无法通过编译的主要原因是，泛型的擦拭机制把具体的类型信息都擦拭，无法在运行时知道确切的类型信息。不过Java提供了另外的方法去绕过这些限制。

解决1

对于第1种，无法使用instanceof语法，我们可以利用动态的isInstance()：

//testInstance(String.class, "abc") == true
public static <T> boolean testInstance(Class<T> c, Object arg) {
return c.isInstance(arg);
}<

解决2

对于第2种，无法实例化泛型类，如果对于要实例化的泛型类，拥有无参默认构造函数，我们可以利用Class对象：

public static <T> T createGeneric(Class<T> c) {
T x = null;
try {
x = c.newInstance();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e); //createGeneric<Integer.class>会抛出异常，由于Integer没有默认构造函数
}
return x;
}

由于以上代码采用Class对象实例化拥有一定限制，因此我们还可以借助工厂方法，显示创建对应的类：

interface GenericFactory<T> {
T create();
}

class IntegerFactory implements GenericFactory<Integer> {
@Override
public Integer create() {
return new Integer(0);
}
}

解决3

对于第3种，无法实例化泛型数组，我们可以借助ArrayList<T>来代替，但如果一定要获得数组的行为，以及泛型提供的编译期的安全类型,

//GenericArray ga = new GenericArray<Integer>(10);
//ga.put(3, 10);
//int abc = (Integer) ga.get(3);
//Integer[] aaa = (Integer[]) ga.array(); //抛出ClassCastException
class GenericArrayEx<T> {
private T[] array;
public GenericArray(int size) {
array = (T[]) new Object[size];
}

public void put(int index, T item) {
array[index] = item;
}

public T get(int index) {
return array[index];
}

public T[] array() {
return array;
}
}

对于以上代码，我们采用一个GenericArray的类进行包装，但内部实际还是一个Object[]的对象数组，在put和get的时候获得了编译期间的检查，但问题来了，如果我们使用array()方法企图获得内部数组并转型的时候，会抛出ClassCastException，这是由于数组实际还是Object[]对象！为了解决这个问题，我们可以使用Array.newInstance。

//GenericArrayEx ga = new GenericArrayEx<Integer>(Integer.class, 10);
//ga.put(3, 10);
//int abc = (Integer) ga.get(3);
//Integer[] aaa = (Integer[]) ga.array(); //可以成功转型
class GenericArrayEx<T> {
private T[] array;
public GenericArrayEx(Class<T> type, int size) {
array = (T[]) Array.newInstance(type, size);
}

public void put(int index, T item) {
array[index] = item;
}

public T get(int index) {
return array[index];
}

public T[] array() {
return array;
}
}

这样，就可以使用T[]了。