Java 泛型完全解读

对于泛型的使用我想大家都非常熟悉,但是对于类型擦除,边界拓展等细节问题,可能不是很清楚,所以本文会重点讲解一下;另外对泛型的了解其实可以看出,一个语言特性的产生逻辑,这对我们平时的开发也是非常有帮助的;

一、为什么会出现泛型

首先泛型并不是Java的语言特性,是直到 JDK1.5 才支持的特性(具体区别后面会讲到);那么在泛型出现之前是怎么做的呢?

List list = new ArrayList(); list.add("123"); String s = (String) list.get(0);

如上面代码所示,在集合里面需要我们自己记住放进去的是什么,取出来的时候再强转; 也就将这种类型转换的错误推迟到了运行时,即麻烦还不安全,所以才出现了泛型;

使用场景:泛型类,泛型接口,泛型方法;

public class Test<T> public interface Test<T> public <T> void test(T t) 二、泛型会带来什么样的问题

正如上面所讲泛型并不是 Java 一开始就具有的特性,所以在后来想要增加泛型的时候,就必须要兼容以前的版本,Sun 他们想到的折中解决方案就是类型擦除;意思就是泛型的信息只存在于编译期,在运行时期所有的泛型信息都被擦除了,就想没有一样;

List<String> list1 = new ArrayList<>(); List<Integer> list2 = new ArrayList<>(); System.out.println(list1.getClass()); System.out.println(list2.getClass() == list1.getClass());

// 打印:
class java.util.ArrayList
true

可以看到List<String>和List<String>在运行时其实都是一样的,都是class java.util.ArrayList;所以在使用泛型的时候需要牢记,在运行时期没有泛型信息,也无法获取任何有关参数类型的信息;所以凡是需要获取运行时类型的操作,泛型都不支持!

1. 不能用基本类型实例化类型参数 new ArrayList<int>(); // error new ArrayList<Integer>(); // correct

因为类型擦除,会擦除到他的上界也就是Object;而 Java 的8个基本类型的直接父类是 Number,所以基本类型不不能用基本类型实例化类型参数,而必须使用基本类型的包装类;

2. 不能用于运行时类型检查 t instanceof T // error t instanceof List<T> // error t instanceof List<String> // error t instanceof List // correct

但是可以使用clazz.isInstance();进行补偿;

3. 不能创建类型实例 T t = new T(); // error

同样可以使用clazz.newInstance();进行补偿;

4. 不能静态化 private static T t; // error private T t; // correct private static List<T> list; // error private static List<?> list; // correct private static List<String> list; // correct // e.g. class Test<T> { private T t; public void set(T arg) { t = arg; } public T get() { return t; } }

因为静态变量在类中共享,而泛型类型是不确定的,所以泛型不能静态化;但是非静态的时候,编译期可以根据上下文推断出T是什么,例如:

Test l = new Test(); System.out.println(l.get()); l.set("123"); System.out.println(l.get()); // javap -v 反编译 12: invokevirtual #15 // Method JDK/Test14_genericity$Test.get:()Ljava/lang/Object; 15: invokevirtual #16 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V 18: aload_1 19: ldc #17 // String 123 21: invokevirtual #18 // Method JDK/Test14_genericity$Test.set:(Ljava/lang/Object;)V 24: getstatic #6 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; // --------------------------- Test l = new Test(); System.out.println(l.get()); l.set("123"); System.out.println(l.get()); // javap -v 反编译 12: invokevirtual #15 // Method JDK/Test14_genericity$Test.get:()Ljava/lang/Object; 15: invokevirtual #16 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V 18: aload_1 19: bipush 123 21: invokestatic #17 // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;

根据上面的代码,可以很清楚的看到,编译器对非静态类型的推导;

另外List<?>和List<String>之所以是正确的,仍然是因为编译器可以在编译期间就能确定类型转换的正确性;

5. 不能抛出或捕获泛型类的实例 catch (T t) // error class Test<T> extends Throwable // error

因为在捕捉异常时候需要运行时类信息,并且判断异常的继承关系,所以不能抛出或捕获泛型类的实例;

6. 不允许作为参数进行重载 void test(List<Integer> list) void test(List<String> list)

因为在运行时期泛型信息被擦除,重载的两个方法签名就完全一样了;

7. 不能创建泛型数组

对于一点我觉得是最重要的,关于数组的介绍可以参考,Array 相关 ;

List<String>[] lists = new ArrayList<String>[10]; // error List<String>[] lists1 = (List<String>[]) new ArrayList[10]; // correct

之所以不能创建泛型数组的主要原因:

数组是协变的,而泛型的不变的;

数组的Class信息是在运行时动态创建的,而运行时不能获取泛型的类信息;

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