JavaSE_8系列博客——Java语言的特性（六）--泛型（4）--Java中泛型实现的原理

类型擦除：

泛型被引入Java语言，以便在编译时提供更严格的类型检查，并支持通用编程。为了实现泛型，Java编译器将类型擦除应用于：

1. 如果类型参数是无界的，则使用其边界替换通用类型中的所有类型参数或Object。因此，生成的字节码仅包含普通类，接口和方法。 （也就是说，物理上根本不存在泛型类、接口、方法）
2. 如有必要，插入类型转换以保护类型安全。
3. 生成桥接方法以保留扩展泛型类型中的多态。

类型擦除确保不会为参数化类型创建新类;因此，泛型不会导致运行时开销。

擦除通用类型

在类型擦除过程中，如果类型参数是有界的，则Java编译器将擦除所有类型参数，并将其替换为其第一个绑定，如果类型参数无界，则将替换为Object。 考虑以下通用类，表示单链表中的节点：

ublic class Node<T> {    private T data;    private Node<T> next;    public Node(T data, Node<T> next) }        this.data = data;        this.next = next;    }    public T getData() { return data; }    // ...}

因为类型参数T是无界的，所以Java编译器用Object替换它：

public class Node {    private Object data;    private Node next;    public Node(Object data, Node next) {        this.data = data;        this.next = next;    }    public Object getData() { return data; }    // ...}

在以下示例中，通用Node类使用有界类型参数：

public class Node<T extends Comparable<T>> {    private T data;    private Node<T> next;    public Node(T data, Node<T> next) {        this.data = data;        this.next = next;    }    public T getData() { return data; }    // ...}

Java编译器将有界类型参数T替换为第一个绑定类，Comparable：

public class Node {    private Comparable data;    private Node next;    public Node(Comparable data, Node next) {        this.data = data;        this.next = next;    }    public Comparable getData() { return data; }    // ...}

泛型方法中的类型擦除

Java编译器还可以删除泛型方法参数中的类型参数。考虑以下通用方法：

// Counts the number of occurrences of elem in anArray.//public static <T> int count(T[] anArray, T elem) {    int cnt = 0;    for (T e : anArray)        if (e.equals(elem))            ++cnt;        return cnt;}

因为T是无界的，所以Java编译器用Object替换它：
public static int count(Object[] anArray, Object elem) {
int cnt = 0;
for (Object e : anArray)
if (e.equals(elem))
++cnt;
return cnt;
}

假设定义了以下类：

class Shape { /* ... */ }class Circle extends Shape { /* ... */ }class Rectangle extends Shape { /* ... */ }

您可以编写一个通用方法来绘制不同的形状：

public static <T extends Shape> void draw(T shape) { /* ... */ }

Java编译器将T替换为Shape：

public static void draw(Shape shape) { /* ... */ }

类型擦除和桥接方法的影响

有时类型擦除会导致您可能没有预料到的情况。以下示例显示了如何发生这种情况。示例（在Bridge方法中描述）显示了编译器有时会创建一种称为桥接方法的合成方法，作为类型擦除过程的一部分。
例如：

public class Node<T> {    public T data;    public Node(T data) { this.data = data; }    public void setData(T data) {        System.out.println("Node.setData");        this.data = data;    }}public class MyNode extends Node<Integer> {    public MyNode(Integer data) { super(data); }    public void setData(Integer data) {        System.out.println("MyNode.setData");        super.setData(data);    }}

请考虑以下代码：

MyNode mn = new MyNode(5);Node n = mn;            // A raw type - compiler throws an unchecked warningn.setData("Hello");     Integer x = mn.data;    // Causes a ClassCastException to be thrown.

类型擦除后，此代码变为：

MyNode mn = new MyNode(5);Node n = (MyNode)mn;         // A raw type - compiler throws an unchecked warningn.setData("Hello");Integer x = (String)mn.data; // Causes a ClassCastException to be thrown.

这时执行代码时会发生什么：

1. n.setData（ “Hello”）;导致在MyNode类的对象上执行方法setData（Object）。（MyNode类从Node继承了setData（Object）。）
2. 在setData（Object）的正文中，由n引用的对象的数据字段分配给一个String。
3. 通过mn引用的同一对象的数据字段可以被访问，并且预期是一个整数（因为mn是MyNode，它是一个Node 。
4. 尝试将字符串分配给整数会导致Java编译器在分配时插入的转换的ClassCastException。

桥接方法

当编译扩展参数化类或实现参数化接口的类或接口时，编译器可能需要创建称为桥接方法的合成方法，作为类型擦除过程的一部分。通常您不需要担心桥接方法，但如果出现在堆栈跟踪中，则可能会感到困惑。 类型擦除后，Node和MyNode类变为：

public class Node {    public Object data;    public Node(Object data) { this.data = data; }    public void setData(Object data) {        System.out.println("Node.setData");        this.data = data;    }}public class MyNode extends Node {    public MyNode(Integer data) { super(data); }    public void setData(Integer data) {        System.out.println("MyNode.setData");        super.setData(data);    }}

类型擦除后，方法签名不匹配。 Node方法变为setData（Object），MyNode方法变为setData（Integer）。因此，MyNode setData方法不会覆盖Node setData方法。

为了解决这个问题并在类型擦除之后保留通用类型的多态性，Java编译器会生成一个桥接方法，以确保子类型按预期工作。对于MyNode类，编译器为setData生成以下桥接方法：

class MyNode extends Node {    // Bridge method generated by the compiler    //    public void setData(Object data) {        setData((Integer) data);    }    public void setData(Integer data) {        System.out.println("MyNode.setData");        super.setData(data);    }    // ...}

正如你所看到的，在类型擦除之后，与Method类的setData方法具有相同方法签名的bridge方法委托给原始的setData方法。

泛型工作原理和重要性
理解Java中的泛型
泛型的内部原理和类型擦除带来的问题
Java官方对泛型的培训手册