Java学习记录--泛型擦除分析

Java学习记录–泛型擦除分析

标签（空格分隔）： java

最近给公司写一些通用架包的时候发现自己的java基础不够扎实,比如在通用处理中泛型的运用就不是很会,处于一知半解的状态,因此最近开始巩固java基础,文章是实践时的体会,希望能帮到你.

1.问题引出

先来一个经典的问题

源码:

public static void main(String[] args) {
List<Integer> a = new ArrayList<Integer>();
List<String> b = new ArrayList<String>();

System.out.println(a.getClass() == b.getClass());//结果true
}

反编译Class文件:

public static void main(String[] args) {
ArrayList a = new ArrayList();//编译后为原生的ArrayList
ArrayList b = new ArrayList();//编译后为原生的ArrayList
System.out.println(a.getClass() == b.getClass());
}

这里就是java的泛型擦除,也就是编译后泛型信息都会丢失,对于编译后的代码,里面存的只是一个Object,也就是classa和calssb擦除后都只是ArrayList类型.再看一个复杂点的例子.

2.深入

2.1.1 例一

源码:

List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("张三");
stringList.add("李四");
String str1 = stringList.get(0);
stringList.get(1);

反编译Class:

通过代码可以看到当调用

stringList.get(0)

,编译器会自动编译为强转为泛型类型的代码.

ArrayList stringList = new ArrayList();
stringList.add("张三");
stringList.add("李四");
String str1 = (String)stringList.get(0);//这里自动强转了
stringList.get(1);

查看字节码:

字节码可以看出两个问题:

1.

stringList.add

方法接收的是Object类型参数,而不是指定的泛型String,说明泛型信息编译后不存在

2.

stringList.get

方法取出的也是个Object类型,当进行赋值操作的时候会强转为泛型类型,注意是赋值操作时才会强转,也就是用到的时候,理由就是

stringList.get(1)

对应的字节码并没有强转

0: new           #2                  // class java/util/ArrayList
3: dup
4: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: ldc           #4                  // String 张三
11: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
16: pop
17: aload_1
18: ldc           #6                  // String 李四
20: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
25: pop
26: aload_1
27: iconst_0
28: invokeinterface #7,  2            // InterfaceMethod java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object;
33: checkcast     #8                  // class java/lang/String(get(0)强转了)
36: astore_2
37: aload_1
38: iconst_1
39: invokeinterface #7,  2            // InterfaceMethod java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object;(get(1)没有强转)

2.1.2例二

源码:去掉泛型信息后的例一

List stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("张三");
stringList.add("李四");
String str1 = (String) stringList.get(0);//手动强转
stringList.get(1);

编译后的class:(和例一相同)

ArrayList stringList = new ArrayList();
stringList.add("张三");
stringList.add("李四");
String str1 = (String)stringList.get(0);
stringList.get(1);

查看字节码:(和例一相同)

0: new           #2                  // class java/util/ArrayList
3: dup
4: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: ldc           #4                  // String 张三
11: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
16: pop
17: aload_1
18: ldc           #6                  // String 李四
20: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
25: pop
26: aload_1
27: iconst_0
28: invokeinterface #7,  2            // InterfaceMethod java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object;
33: checkcast     #8                  // class java/lang/String
36: astore_2
37: aload_1
38: iconst_1
39: invokeinterface #7,  2            // InterfaceMethod java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object;

结论:

两个例子相比较得到结论,使用泛型的话,运行期把对象都是当成object来处理的,所以可以运用的方法都是object的方法,且在赋值操作时,编译器会自动强转为指定泛型类型,另一个好处就是在编译期更早的发现向下转型可能出现的错误,因为向下转型是不安全的.

2.2.1 例三(带上界的擦除)

上界使用extends限定,使用上界的话,泛型就可以调用上界的方法,比如下面这种,泛型T调用了Human

的say()方法.

源码:

public class HumanSay<T extends Human> {

private T t;

public HumanSay(T t) {
this.t = t;
}

public void proxySay(){
t.say();//调用human的方法
}

public T get(){
return t;
}
}

编译后的class:

这个看不出来上界的作用,接着看字节码

public class HumanSay<T extends Human> {
private T t;

public HumanSay(T t) {
this.t = t;
}

public void proxySay() {
this.t.say();
}

public T get() {
return this.t;
}
}

查看字节码:

通过字节码可以看出来泛型信息都被擦除了,但是和之前不同的是擦除为Human类型,并非之前的Object类型,因此可以调用Human里面的方法.

0: aload_0
1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: aload_1
6: putfield      #2                  // Field t:Lcn/mrdear/aop/core/Human;(替换泛型为上界)
9: return

public void proxySay();
Code:
0: aload_0
1: getfield      #2                  // Field t:Lcn/mrdear/aop/core/Human;(替换泛型为上界)
4: invokevirtual #3                  // Method cn/mrdear/aop/core/Human.say:()V
7: return

public T get();
Code:
0: aload_0
1: getfield      #2                  // Field t:Lcn/mrdear/aop/core/Human;(替换泛型为上界)
4: areturn

结论:

当使用上界时泛型擦除擦除为上界的类型,因此也就解释了为啥可以调用上界的方法.并且会和赋值操作的时候一样自动强转为对应的泛型,之前是Object强转,这里则是Human强转,两者都是向上转型,为安全的操作.

2.2.2 带通配符的上界

首先泛型的出现是为了安全,为了限定,这个例子和之前不同的是在list里面使用了

? extends Fruit

,字面理解为任何包括Fruit以及从Fruit继承下来的子类,但是实际上代码只能接收null值,其他值都不接受.

原因:

对于

boolean add(E e)

操作,这里的泛型E并没有被标记上某一种特定类型,而是占位符

?

代替,标识可以接收任意类型,所以接收的null.然而正因为如此所以不能接受特定类型,所以Apple,Apple1,Fruit都是不能通过编译的,因为这样的操作是不安全的,为了避免类型不同的情况，所以会编译不通过.

源码:

public class Test3 {

public static void main(String[] args) {
List<? extends Fruit> list = new ArrayList<>();
//list.add(new Apple());//不能通过编译
//list.add(new Apple1());//不能通过编译
//list.add(new Fruit());//不能通过编译

list.add(null);//能通过编译
Object apple = list.get(0);//
}
}

class Fruit{}
class Apple extends Fruit{}
class Apple1 extends Apple{}
class Orange extends Fruit{}

2.3.1 带通配符的下界

下界使用关键词super来指定.

? super Apple

和extend不同的是指定基类为Fruit以及Fruit的父类.那为什么不能add(Fruit)呢?

原因:

泛型是为了安全,泛型可能出现的错误最大程度的在编译期发现,因为可以添加Fruit以及他的父类,导致这里的泛型没有统一的根,因此add进去的值必须是绝对安全的,那么只有Apple及其子类是符合的,子类会转换为Apple存储,所以add其他父类是不允许的.

public class Test3 {

public static void main(String[] args) {
List<? super Apple> list = new ArrayList<>();
list.add(new Apple());
list.add(new Apple1());
//        list.add(new Fruit());//不能通过编译

Object apple = list.get(0);
}
}

class Fruit{}
class Apple extends Fruit{}
class Apple1 extends Apple{}
class Orange extends Fruit{}

总结:

泛型的出现是为了减少向下转型出现的错误,泛型的目的是尽可能的在编译器发现转型时的错误,所以对于不安全的操作(编译器认为的)会绝对禁止,存储进去的都是绝对安全(编译器认为的)的数据.

参考文章:

http://blog.csdn.net/jeffleo/article/details/52250948#t7

https://www.zhihu.com/question/20400700