【Java高级】泛型的类型擦除机制及避坑指南

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什么是类型擦除?

类型擦除指的是在Java泛型程序运行过程中出现的类型被转换为Object或者其限定类型的现象。

为什么会有类型擦除?

由于泛型类型是一种编译器现象,而不是JVM虚拟机现象,JVM虚拟机运行的时候是不之处泛型的,只能支持基本类型和普通的对象类型,所以在Java编译器的编译过程中会将泛型类型转换为实际的类型。

什么样的类型会被擦除?

所有的泛型类型在运行过程中都会被擦除!

被擦除后会怎么样?

被擦除后会将泛型类型转换成Object类型或者限定类型,如:

K key;
<V extends MyInterface & MyInterface1> value; // 转换为第一个限定类型
MyInterface obj = key; // 会自动根据前面的类型进行强制类型转换

会在编译器中被自动转换为:

Object key;
MyInterface value;
MyInterface obj = (MyInterface) key;

由于类型的擦除,会在Java程序的运行过程中出现一系列的问题,而这些问题很多事我们往往注意不到的。

泛型擦除的避坑指南

1. 继承

考虑以下代码:

public class MyInterface<T> {
    public void test(T obj) {
        // do sth
    }
}

public class MainTest extends MyInterface<String> {

    @Override
    public void test(String obj) {
        // dosth
    }
}

注意,在泛型擦除后,子类MainTest中的test方法和父类中的test方法并不属于重载关系,不具有多态性,父类中的test方法为:

public void test(Object obj) { ... }

而子类中的方法为:

public void test(String obj) { ... }

这种情况下,编译器会在子类MainTest中自动生成一个桥方法:

public void test(Object obj) {
  test((String)obj);
}

在继承中需要注意这个点。

2. 不能用基本类型实例化类型参数

由于基本类型不继承自Object类,也不属于任何类,所以不能转换为Object类型,我们可以写:List<Integer>,但是不能写List<int>

3. 运行时类型检查只能检查原始类型

MyInterface<String> a=new MyInterface<>();
a instanceof MyInterface<String> // 报错,可以使用 a instanceof MyInterface
a.getClass() == MyInterface.class // 正确,且为真,a的class就是MyInterface的class

4. 不能创建参数化类型数组

数组的存储检查是非常严格的,Java的数组中只能存储其在声明时候的类型,如果允许声明参数化类型数组,那么就可以绕过Java的数组检查,从而导致运行时错误,看如下代码:

public class Pair<T> {
    private T key;

    public T getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(T key) {
        this.key = key;
    }
}

public class MainTest {
    public static void main(String[] args) {
        Pair<Long>[] p = new Pair<Long>[10]; // 假设这里可以运行
        Object[] o=p;
        o[0] = new Pair<String>(); // 数组中会存储一个不是Pair<Long>类型的数据
    }
}

实际上Pair<Long>[] p = new Pair<Long>[10]这种方式是不允许的,正如上面注释所说,这种方式允许通过Object[]数据进行转换,并存储其他类型的数据。

  • 注意:上述的Pair<Long>Pair<String>不具有类的父子关系!!!

实际上我们可以不声明具体的参数类型:

Pair[] p = new Pair[10]; // 这种可以编译通过,但是不安全。
Pair<?>[] p = new Pair<?>[10]; // 与上面效果一样

上述仍然可以绕过机制,出现不安全的现象,所以也不建议,除非你对里面所存储的内容完全知情!看下面代码:

public static void main(String[] args) {
        Pair<?>[] p = new Pair<?>[10];
        Object[] o = p;
        o[0] = "hello"; // Exception in thread "main" java.lang.ArrayStoreException: java.lang.String
}
  • 注意:可以理解为Pair<?>Pair<String>的父类,所以可以存储。

5. 不能实例化类型变量和构造泛型数组

t = new T(); // 错误
T[] mm = new T[2]; // 错误

6. 不能使用静态的类型变量字段

在类中定义:

private static T singleInstance; // 错误

由于singleInstance是全局共享的,不同的程序可以为T赋予不同的完全不相干的类型,但是使用的都是同一个字段singleInstance,所以会引起冲突(一个字段只能有一个类型)。

7. 异常类型不能用泛型类型

这是个规则,记住就可以了。

8. 注意擦除后的冲突

擦除后可能会与父类的方法等冲突,尽量重新命名重名方法,比如equals方法等。

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