摘要：靜態(tài)變量是被泛型類的所有實(shí)例所共享的。對于這個類型系統(tǒng)，有如下的一些規(guī)則相同類型參數(shù)的泛型類的關(guān)系取決于泛型類自身的繼承體系結(jié)構(gòu)。在代碼中避免泛型類和原始類型的混用。參考泛型類型擦除
Java泛型總結(jié)
Java 泛型是JDK5 引入的一個新特性，允許在定義類和接口的時候使用類型參數(shù)（type parameter ）。聲明的類型參數(shù)在使用的時候使用具體的類型來替換。泛型最主要的應(yīng)用是在JDK5 中的新集合類框架中。對于泛型概念的引入，開發(fā)社區(qū)的觀點(diǎn)是褒貶不一。從好的方面上說，泛型的引入可以解決之前的集合類框架在使用過程中通常會出現(xiàn)的運(yùn)行時刻類型錯誤，因?yàn)榫幾g器可以在編譯時刻就發(fā)現(xiàn)很多明顯的錯誤。從不好的方面說，為了保證與舊版本的兼容性，Java 泛型的實(shí)現(xiàn)上還存在著不夠優(yōu)雅的地方。
類型擦除
正確理解泛型概念的首要前提是理解類型擦除（type erasure ）。Java 中的泛型基本上都是在編譯器這個層次來實(shí)現(xiàn)的。在生成的Java 字節(jié)碼中是不包含泛型中的類型信息的。使用泛型的時候加上的類型參數(shù)，會被編譯器在編譯的時候去掉。這個過程就稱為類型擦除。比如在代碼中定義的List 和List 等類型，在編譯之后都會變成List 。JVM 看到的只是List ，而由泛型附加的類型信息對JVM 來說是不可見的。Java 編譯器會在編譯時盡可能的發(fā)現(xiàn)可能出錯的地方，但是仍然無法避免在運(yùn)行時刻出現(xiàn)類型轉(zhuǎn)換異常的情況。
通過如下代碼片段感受類型擦除：
ArrayList a1 = new ArrayList<>();
ArrayList a2 =new ArrayList<>();
Class c1 =a1.getClass();
Class c2 = a2.getClass();
System.out.println(c1.equals(c2)); //Output: true
此時，程序輸出true ，這就是類型擦除造成的。因?yàn)椴还苁?b>ArrayList還是ArrayList ，都會在編譯期被編譯器擦除成ArrayList 。編譯器這么做的原因歸根結(jié)底還是為了兼容JDK5 前未使用泛型的代碼，因此不得不讓編譯器擦除有關(guān)類型信息的部分，這樣生成的代碼其實(shí)就是類型無關(guān)的。
List list = new ArrayList<>();
Map map = new HashMap<>();
System.out.println(Arrays.toString(list.getClass().getTypeParameters())); //[E]
System.out.println(Arrays.toString(map.getClass().getTypeParameters())); //[K, V]
我們期望的是返回泛型參數(shù)的類型，結(jié)果返回的僅僅是參數(shù)的占位符。
public static T[] makeArray(){
return new T[10]; //編譯期報錯：不能創(chuàng)建泛型類型的數(shù)組
}
因?yàn)?b>T僅僅是個占位符，并不具有真實(shí)的類型信息。為了解決這個問題，可以利用反射：
public static T[] makeArray(Class clazz) {
return (T[]) Array.newInstance(clazz, 10);
}
很多泛型的奇怪特性都與類型擦除的存在有關(guān)，包括：
泛型類并沒有自己獨(dú)有的Class 類對象。比如并不存在List.class 或是List.class ，而只有List.class 。
靜態(tài)變量是被泛型類的所有實(shí)例所共享的。對于聲明為MyClass 的類，訪問其中的靜態(tài)變量的方法仍然是MyClass.myStaticVar 。不管是通過new MyClass 還是new MyClass 創(chuàng)建的對象，都是共享一個靜態(tài)變量。
泛型的類型參數(shù)不能用在Java 異常處理的catch 語句中。因?yàn)楫惓Ｌ幚硎怯?b>JVM在運(yùn)行時刻來進(jìn)行的。由于類型信息被擦除，JVM 是無法區(qū)分兩個異常類型MyException 和MyException 的。對于JVM 來說，它們都是MyException 類型的，也就無法執(zhí)行與異常對應(yīng)的catch 語句。
當(dāng)執(zhí)行類型擦除時，首先是找到用來替換類型參數(shù)的具體類。這個具體類一般是Object 。如果指定了類型參數(shù)的上界的話，則使用這個上界。把代碼中的類型參數(shù)都替換成具體的類。同時去掉出現(xiàn)的類型聲明，即去掉<> 的內(nèi)容。比如T get() 方法聲明就變成了Object get() ；List 就變成了List 。接下來就可能需要生成一些橋接方法（bridge method ），這是由于擦除了類型之后的類可能缺少某些必須的方法。比如考慮下面的代碼：
class MyString implements Comparable {
public int compareTo(String str) {
return 0;
}
}
當(dāng)類型信息被擦除之后，上述類的聲明變成了class MyString implements Comparable 。但是這樣類MyString 就會有編譯錯誤，因?yàn)闆]有實(shí)現(xiàn)接口Comparable 聲明的compareTo(Object) 方法。這個時候就由編譯器來動態(tài)生成這個方法。
實(shí)例分析
了解類型擦除機(jī)制之后，就會明白編譯器承擔(dān)了全部的類型檢查工作。編譯器禁止某些泛型的使用方式，正是為了確保類型的安全性。以List 和List 為例來具體分析：
public void inspect(List list) {
for(Object obj : list) {
System.out.println(obj);
}
list.add(1); //這個操作在當(dāng)前方法的上下文是合法的
}
public void test() {
List strs = new ArrayList();
inspect(strs); //編譯錯誤
}
這段代碼中，inspect 方法接受List 作為參數(shù)，當(dāng)在test 方法中試圖傳入List 的時候，會出現(xiàn)編譯錯誤。假設(shè)這樣的做法是允許的，那么在inspect 方法中就可以通過list.add(1) 來向集合中添加一個數(shù)字。這樣在test 方法看來，其聲明為List 的集合中被添加了一個Integer 類型的對象，這顯然是違反類型安全原則的，在某個時候肯定會拋出ClassCastException 。因此，編譯器禁止這樣的行為。
通配符與上下界
在使用泛型類的時候，既可以指定一個具體的類型，如List 就聲明了具體的類型是String ；也可以用通配符? 來表示未知類型，如List 就聲明了List 中包含的元素類型是未知的。通配符所代表的其實(shí)是一組類型，但具體的類型是未知的。List 所聲明的就是所有的類型都是可以的。但是List 并不等同于List 。List 實(shí)際上確定了List 中包含的是Object 及其子類，在使用的時候可以通過Object 來進(jìn)行引用。而List 則表示其中所包含的元素類型是不確定。其中可能包含的是String ，也可能是Integer 。如果它包含了String 的話，往里面添加Integer 類型的元素就是錯誤的。正因?yàn)轭愋臀粗?，就不能通過new ArrayList() 的方法來創(chuàng)建一個新的ArrayList 對象。因?yàn)榫幾g器無法知道具體的類型是什么。但是對于List 中的元素總是可以用Object 來引用的，因?yàn)殡m然類型未知，但肯定是Object 及其子類?？紤]下面的代碼：
public void wildcard(List list) {
list.add(1); //編譯錯誤
}
如上所示，試圖對一個帶通配符的泛型類進(jìn)行操作的時候，總是會出現(xiàn)編譯錯誤。其原因在于通配符所表示的類型是未知的。
因?yàn)閷τ?b>List中的元素只能用Object 來引用，在有些情況下不是很方便。在這些情況下，可以使用上下界來限制未知類型的范圍。如List 說明List 中包含的是Number 及其子類。而List 則說明List 中包含的是Number 及其父類。當(dāng)引入了上界時候，在使用類型的時候就可以使用上界類中定義的方法。比如訪問List 的時候，就可以使用Number 類的intValue 等方法。
類型系統(tǒng)
在Java 中，比較常見的是通過繼承機(jī)制而產(chǎn)生的類型體系結(jié)構(gòu)。比如String 繼承自Object 。根據(jù)Liskov替換原則，子類是可以替換父類的。當(dāng)需要Object 類的引用的時候，如果傳入一個String 對象是沒有任何問題的。但是反過來的話，即用父類的引用替換子類引用時，就需要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。編譯器并不能保證運(yùn)行時刻的這種轉(zhuǎn)換一定是合法的。這種自動的子類替換父類的轉(zhuǎn)換機(jī)制，對于數(shù)組也是適用的。String[] 可以替換Object[] 。但是泛型的引入，對于這個類型系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的影響。例如List 是不能替換List 的。
引入泛型之后的類型系統(tǒng)增加了兩個維度：一個是類型參數(shù)自身的繼承體系結(jié)構(gòu)，另外一個是泛型類或接口自身的繼承體系結(jié)構(gòu)。第一個指的是對于List 和List 這樣的情況，類型參數(shù)String 繼承自Object 。而第二種指的是List 接口繼承自Collection 接口。對于這個類型系統(tǒng)，有如下的一些規(guī)則：
相同類型參數(shù)的泛型類的關(guān)系取決于泛型類自身的繼承體系結(jié)構(gòu)。即List 是Collection 的子類型，List 可以替換Collection 。這種情況也適用于帶有上下界的類型聲明。
當(dāng)泛型類的類型聲明中使用了通配符的時候，其子類可以在兩個維度上分別展開。如對Collection 來說，其子類型可以在Collection 這個維度上展開，即List 和Set 等；也可以在Number 這個維度展開，即Collection 和Collection 等。如此循環(huán)下去，ArrayList 和HashSet 等也都算是Collection 的子類型。
如果泛型類中包含多個類型參數(shù)，則對每個類型參數(shù)分別應(yīng)用上面的規(guī)則。
因此，對于上面錯誤的代碼，只需要將List 修正為List 即可。List 是List 的子類型。
開發(fā)自己的泛型類
泛型類與一般的Java 類基本相同，只是在類和接口定義上多出來了用<> 聲明的類型參數(shù)。一個類可以有多個類型參數(shù)，比如MyClass 。每個類型參數(shù)在聲明的時候可以指定上下界。所聲明的類型參數(shù)在Java 類中可以像一般的類型一樣作為方法的參數(shù)和返回值，或是作為域和局部變量的類型。由于類型擦除機(jī)制，類型參數(shù)并不能用來創(chuàng)建對象或是作為靜態(tài)變量的類型?？紤]下面的泛型類中的正確和錯誤的用法。
class ClassTest {
private X x;
private static Y y; //編譯錯誤，不能用在靜態(tài)變量中
public X getFirst() {
return x; //正確用法
}
public void wrong() {
Z z = new Z(); //編譯錯誤，不能查創(chuàng)建對象
}
}
假設(shè)允許類型參數(shù)聲明為靜態(tài)屬性，那么如下代碼將會非常混亂。
public class Computer {
private static T os;
public Computer(T os) {
this.os = os;
}
public T getOS() {
return os;
}
public static void main(String [] args) {
Computer c1 = new Computer<>();
Computer c2 = new Computer<>();
Computer c3 = new Computer<>();
System.out.println(c1.getOS());
System.out.println(c2.getOS());
System.out.println(c3.getOS());
}
}
因?yàn)?b>os為Computer 類的靜態(tài)屬性，所以c1 ，c2 ，c3 這3 個Computer 實(shí)例共享這個屬性，那么此時os 的類型是什么？因此，不允許聲明靜態(tài)的類型參數(shù)屬性。
總結(jié)
在使用Java 泛型的時候可以遵循一些基本的原則，從而避免一些常見的問題。
在代碼中避免泛型類和原始類型的混用。比如List 和List 不應(yīng)該共同使用。這樣會產(chǎn)生一些編譯器警告和潛在的運(yùn)行時異常。
在使用帶通配符的泛型類的時候，需要明確通配符所代表的一組類型的概念。由于具體的類型是未知的，很多操作是不允許的。
泛型類最好不要同數(shù)組一塊兒使用。只能創(chuàng)建new List[10] 這樣的數(shù)組，無法創(chuàng)建new List[10] 這樣的。這限制了數(shù)組的使用能力，而且會帶來很多費(fèi)解的問題。
參考
InfoQ
Java泛型：類型擦除
文章版權(quán)歸作者所有，未經(jīng)允許請勿轉(zhuǎn)載,若此文章存在違規(guī)行為，您可以聯(lián)系管理員刪除。
轉(zhuǎn)載請注明本文地址：http://systransis.cn/yun/66092.html
