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类型擦除

学过C++模板的，在使用Java泛型的时候，会感觉到有点不疑问，例如：（1）无法定义一个泛型数组、无法调用泛型参数对象中对应的方法（当然，通过extends关键字是可以做到，只是比较麻烦）；（2）ArrayList和ArrayList在运行时的类型是相同的。Java中的泛型有这些问题，是它的实现机制决定的，即“类型擦除”。

  1. 类型擦除的定义：编译通过后，准备进入JVM运行时，就不再有类型参数的概念，换句话说：每定义一个泛型类型，JVM会自动提供一个对应的原生类； ```java public class Holder4 {

    private T a; private T b; private T c;

    public Holder4(T a, T b, T c) {

    1.  this.a = a;
    2.  this.b = b;
    3.  this.c = c;

    }

    public T getA() {

    1.  return a;

    }

    public T getB() {

    1.  return b;

    }

    public T getC() {

    1.  return c;

    }

    public void setA(T a) {

    1.  this.a = a;

    }

    public void setB(T b) {

    1.  this.b = b;

    }

    public void setC(T c) {

    1.  this.c = c;

    }

  1. public static void main(String[] args) {
  2.     Holder4<Automobile> holder4 = new Holder4<>(new Automobile(),new Automobile(), new Automobile());
  4.     Automobile a = holder4.getA(); //编译器帮忙转型，不需要显式转型
  5.     Automobile b = holder4.getB();
  6.     Automobile c = holder4.getC();
  7. }

}

  2. <br />在Java中，每定义一个泛型类型，就会自动提供一个对应的原始类型，例如：
  3. ```java
  4. public class Holder4Raw {
  6.     private Object a;
  7.     private Object b;
  8.     private Object c;
  10.     public Holder4Raw(Object a, Object b, Object c) {
  11.         this.a = a;
  12.         this.b = b;
  13.         this.c = c;
  14.     }
  16.     public Object getA() {
  17.         return a;
  18.     }
  20.     public Object getB() {
  21.         return b;
  22.     }
  24.     public Object getC() {
  25.         return c;
  26.     }
  28.     public void setA(Object a) {
  29.         this.a = a;
  30.     }
  32.     public void setB(Object b) {
  33.         this.b = b;
  34.     }
  36.     public void setC(Object c) {
  37.         this.c = c;
  38.     }
  40.     public static void main(String[] args) {
  41.         Holder4Raw holder4Raw = new Holder4Raw(new Automobile(),new Automobile(), new Automobile());
  43.         Automobile a = (Automobile) holder4Raw.getA();  //显示的转型
  44.         Automobile b = (Automobile) holder4Raw.getB();
  45.         Automobile c = (Automobile) holder4Raw.getC();
  46.     }
  47. }

  1. 为什么选择这种实现机制？

    • 在Java诞生10年后，才想实现类似于C++模板的概念，即泛型；
    • Java的类库是Java生态中非常宝贵的财富，必须保证向后兼容（即现有的代码和类文件依旧合法）和迁移兼容（泛化的代码和非泛化的代码可互相调用）基于上面这两个背景和考虑，Java设计者采取了“类型擦除”这种折中的实现方式。

  2. Java泛型依赖编译器实现，只存在于编译期，JVM中没有泛型的概念；那么，编译器做了什么工作呢？（1）set方法是编译期检查；（2）get方法的返回值进行转型，编译器插入了一个checkcast语句。
    我们通过字节码进行观察，可以看出：（1）Holder4和Holder4Raw两个类的字节码完全相同；（2）在main函数的33、41和49行就是编译器插入的checkcast语句；

    1. public class org.java.learn.generics.Holder4<T> {
    2. public org.java.learn.generics.Holder4(T, T, T);
    3.  Code:
    4.     0: aload_0
    5.     1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
    6.     4: aload_0
    7.     5: aload_1
    8.     6: putfield      #2                  // Field a:Ljava/lang/Object;
    9.     9: aload_0
    10.    10: aload_2
    11.    11: putfield      #3                  // Field b:Ljava/lang/Object;
    12.    14: aload_0
    13.    15: aload_3
    14.    16: putfield      #4                  // Field c:Ljava/lang/Object;
    15.    19: return
    17. public T getA();
    18.  Code:
    19.     0: aload_0
    20.     1: getfield      #2                  // Field a:Ljava/lang/Object;
    21.     4: areturn
    23. public T getB();
    24.  Code:
    25.     0: aload_0
    26.     1: getfield      #3                  // Field b:Ljava/lang/Object;
    27.     4: areturn
    29. public T getC();
    30.  Code:
    31.     0: aload_0
    32.     1: getfield      #4                  // Field c:Ljava/lang/Object;
    33.     4: areturn
    35. public void setA(T);
    36.  Code:
    37.     0: aload_0
    38.     1: aload_1
    39.     2: putfield      #2                  // Field a:Ljava/lang/Object;
    40.     5: return
    42. public void setB(T);
    43.  Code:
    44.     0: aload_0
    45.     1: aload_1
    46.     2: putfield      #3                  // Field b:Ljava/lang/Object;
    47.     5: return
    49. public void setC(T);
    50.  Code:
    51.     0: aload_0
    52.     1: aload_1
    53.     2: putfield      #4                  // Field c:Ljava/lang/Object;
    54.     5: return
    56. public static void main(java.lang.String[]);
    57.  Code:
    58.     0: new           #5                  // class org/java/learn/generics/Holder4
    59.     3: dup
    60.     4: new           #6                  // class org/java/learn/generics/Automobile
    61.     7: dup
    62.     8: invokespecial #7                  // Method org/java/learn/generics/Automobile."<init>":()V
    63.    11: new           #6                  // class org/java/learn/generics/Automobile
    64.    14: dup
    65.    15: invokespecial #7                  // Method org/java/learn/generics/Automobile."<init>":()V
    66.    18: new           #6                  // class org/java/learn/generics/Automobile
    67.    21: dup
    68.    22: invokespecial #7                  // Method org/java/learn/generics/Automobile."<init>":()V
    69.    25: invokespecial #8                  // Method "<init>":(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)V
    70.    28: astore_1
    71.    29: aload_1
    72.    30: invokevirtual #9                  // Method getA:()Ljava/lang/Object;
    73.    33: checkcast     #6                  // class org/java/learn/generics/Automobile，get方法的转型
    74.    36: astore_2
    75.    37: aload_1
    76.    38: invokevirtual #10                 // Method getB:()Ljava/lang/Object;
    77.    41: checkcast     #6                  // class org/java/learn/generics/Automobile，get方法的转型
    78.    44: astore_3
    79.    45: aload_1
    80.    46: invokevirtual #11                 // Method getC:()Ljava/lang/Object;
    81.    49: checkcast     #6                  // class org/java/learn/generics/Automobile，get方法的转型
    82.    52: astore        4
    83.    54: return
    84. }

参考资料

  1. 《Java编程思想》
  2. 《Effective Java》
  3. 《Java核心技术》

本号专注于后端技术、JVM问题排查和优化、Java面试题、个人成长和自我管理等主题，为读者提供一线开发者的工作和成长经验，期待你能在这里有所收获。
Java泛型基础（四）：类型擦除揭秘 - 图1