JVM如何理解Java泛型类
来源:互联网 发布:杭州富谦网络 编辑:程序博客网 时间:2024/05/01 07:02
- //泛型代码
- public class Pair<T>{
- private T first=null;
- private T second=null;
- public Pair(T fir,T sec){
- this.first=fir;
- this.second=sec;
- }
- public T getFirst(){
- return this.first;
- }
- public T getSecond(){
- return this.second;
- }
- public void setFirst(T fir){
- this.first=fir;
- }
- }
上面是一个很典型的泛型(generic)代码。T是类型变量,可以是任何引用类型。
1、Generic class 创建对象
Pair<String> pair1=new Pair("string",1); ...①
Pair<String> pair2=new Pair<String>("string",1) ...②
有个很有趣的现象: ①代码在编译期不会出错,②代码在编译期会检查出错误。
这个问题其实很简单
(1) JVM本身并没有泛型对象这样的一个特殊概念。所有的泛型类对象在编译器会全部变成普通类对象(这一点会在下面详细阐述)。
比如①,②两个代码编译器全部调用的是 Pair(Object fir, Object sec)这样的构造器。
因此代码①中的new Pair("string",1)在编译器是没有问题的,毕竟编译器并不知道你创建的Pair类型中具体是哪一个类型变量T,而且编译器肯定了String对象和Integer对象都属于Object类型的。
但是一段运行pair1.getSecond()就会抛出ClassCastException异常。这是因为JVM会根据第一个参数"string"推算出T类型变量是String类型,这样getSecond也应该是返回String类型,然后编译器已经默认了second的操作数是一个值为1的Integer类型。当然就不符合JVM的运行要求了,不终止程序才怪。
(2) 但代码②会在编译器报错,是因为new Pair<String>("string",1)已经指明了创建对象pair2的类型变量T应该是String的。所以在编译期编译器就知道错误出在第二个参数Integer了。
小结一下:
创建泛型对象的时候,一定要指出类型变量T的具体类型。争取让编译器检查出错误,而不是留给JVM运行的时候抛出异常。
2、JVM如何理解泛型概念 —— 类型擦除
事实上,JVM并不知道泛型,所有的泛型在编译阶段就已经被处理成了普通类和方法。
处理方法很简单,我们叫做类型变量T的擦除(erased) 。
无论我们如何定义一个泛型类型,相应的都会有一个原始类型被自动提供。原始类型的名字就是擦除类型参数的泛型类型的名字。
如果泛型类型的类型变量没有限定(<T>) ,那么我们就用Object作为原始类型;
如果有限定(<T extends XClass>),我们就XClass作为原始类型;
如果有多个限定(<T extends XClass1&XClass2>),我们就用第一个边界的类型变量XClass1类作为原始类型;
比如上面的Pair<T>例子,编译器会把它当成被Object原始类型替代的普通类来替代。
- //编译阶段:类型变量的擦除
- ublic class Pair{
- private Object first=null;
- private Object second=null;
- public Pair(Object fir,Object sec){
- this.first=fir;
- this.second=sec;
- }
- public Object getFirst(){
- return this.first;
- }
- public void setFirst(Object fir){
- this.first=fir;
- }
- }
3、泛型约束和局限性—— 类型擦除所带来的麻烦
(1) 继承泛型类型的多态麻烦。(—— 子类没有覆盖住父类的方法 )
看看下面这个类SonPair
- class SonPair extends Pair<String>{
- public void setFirst(String fir){....}
- }
很明显,程序员的本意是想在SonPair类中覆盖父类Pair<String>的setFirst(T fir)这个方法。但事实上,SonPair中的setFirst(String fir)方法根本没有覆盖住Pair<String>中的这个方法。
原因很简单,Pair<String>在编译阶段已经被类型擦除为Pair了,它的setFirst方法变成了setFirst(Object fir)。那么SonPair中 setFirst(String)当然无法覆盖住父类的setFirst(Object)了。
这对于多态来说确实是个不小的麻烦,我们看看编译器是如何解决这个问题的。
编译器 会自动在 SonPair中生成一个桥方法(bridge method ) :
public void setFirst(Object fir){
setFirst((String) fir)
}
这样,SonPair的桥方法确实能够覆盖泛型父类的setFirst(Object) 了。而且桥方法内部其实调用的是子类字节setFirst(String)方法。对于多态来说就没问题了。
问题还没有完,多态中的方法覆盖是可以了,但是桥方法却带来了一个疑问:
现在,假设 我们还想在 SonPair 中覆盖getFirst()方法呢?
- class SonPair extends Pair<String>{
- public String getFirst(){....}
- }
由于需要桥方法来覆盖父类中的getFirst,编译器会自动在SonPair中生成一个 public Object getFirst()桥方法。
但是,疑问来了,SonPair中出现了两个方法签名一样的方法(只是返回类型不同):
①String getFirst() // 自己定义的方法
②Object getFirst() // 编译器生成的桥方法
难道,编译器允许出现方法签名相同的多个方法存在于一个类中吗?
事实上有一个知识点可能大家都不知道:
① 方法签名 确实只有方法名+参数列表 。这毫无疑问!
② 我们绝对不能编写出方法签名一样的多个方法 。如果这样写程序,编译器是不会放过的。这也毫无疑问!
③ 最重要的一点是:JVM会用参数类型和返回类型来确定一个方法。 一旦编译器通过某种方式自己编译出方法签名一样的两个方法(只能编译器自己来创造这种奇迹,我们程序员却不能人为的编写这种代码)。JVM还是能够分清楚这些方法的,前提是需要返回类型不一样。
(2) 泛型类型中的方法冲突
还是来看一段代码:
- //在上面代码中加入equals方法
- public class Pair<T>{
- public boolean equals(T value){
- return (first.equals(value));
- }
- }
这样看似乎没有问题的代码连编译器都通过不了:
【Error】 Name clash: The method equals(T) of type Pair<T> has the same erasure as equals(Object) of type Object but does not override it。
编译器说你的方法与Object中的方法冲突了。这是为什么?
开始我也不太明白这个问题,觉得好像编译器帮助我们使得equals(T)这样的方法覆盖上了Object中的equals(Object)。经过大家的讨论,我觉得应该这么解释这个问题?
首先、我们都知道子类方法要覆盖,必须与父类方法具有相同的方法签名(方法名+参数列表)。而且必须保证子类的访问权限>=父类的访问权限。这是大家都知道的事实。
然后、在上面的代码中,当编译器看到Pair<T>中的equals(T)方法时,第一反应当然是equals(T)没有覆盖住父类Object中的equals(Object)了。
接着、编译器将泛型代码中的T用Object替代(擦除)。突然发现擦除以后equals(T)变成了equals(Object),糟糕了,这个方法与Object类中的equals一样了。基于开始确定没有覆盖这样一个想法,编译器彻底的疯了(精神分裂)。然后得出两个结论:①坚持原来的思想:没有覆盖。但现在一样造成了方法冲突了。 ②写这程序的程序员疯了(哈哈)。
再说了,拿Pair<T>对象和T对象比较equals,就像牛头对比马嘴,哈哈,逻辑上也不通呀。
(3) 没有泛型数组一说
Pair<String>[] stringPairs=new Pair<String>[10];
Pair<Integer>[] intPairs=new Pair<Integer>[10];
这种写法编译器会指定一个Cannot create a generic array of Pair<String>的错误
我们说过泛型擦除之后,Pair<String>[]会变成Pair[],进而又可以转换为Object[];
假设泛型数组存在,那么
Object[0]=stringPairs[0]; Ok
Object[1]=intPairs[0]; Ok
这就麻烦了,理论上将Object[]可以存储所有Pair对象,但这些Pair对象是泛型对象,他们的类型变量都不一样,那么调用每一个Object[]数组元素的对象方法可能都会得到不同的记过,也许是个字符串,也许是整形,这对于JVM可是无法预料的。
记住: 数组必须牢记它的元素类型,也就是所有的元素对象都必须一个样,泛型类型恰恰做不到这一点。即使Pair<String>,Pair<Integer>... 都是Pair类型的,但他们还是不一样。
总结:泛型代码与JVM
① 虚拟机中没有泛型,只有普通类和方法。
② 在编译阶段,所有泛型类的类型参数都会被Object或者它们的限定边界来替换。(类型擦除)
③ 在继承泛型类型的时候,桥方法的合成是为了避免类型变量擦除所带来的多态灾难。
- 2009-12-16 11:08
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评论
请教下:
1.没添加那个方法时候.为什么调用的会是user的那个方法?
2.添加后为什么出错了
我觉得这可能是编译器的默认行为吧 默认
类似多态?
2个子类,编译器识别不了了。。。
结果,编译通过,输出B。
类A与B没有继承关系时,须将null强制转换。
因此,如果有继承关系的方法重载,会尽可能调用子类那个方法。
JDK 工具包里面都有一个src文件,里面是source code,但native方法,与虚拟机相关的部分没有公开。
你知道怎么看Object中的clone方法的vative代码吗?我很想看,一直找不到在哪。。。。。。。。
JDK 工具包里面都有一个src文件,里面是source code,但native方法,与虚拟机相关的部分没有公开。
请教下:
1.没添加那个方法时候.为什么调用的会是user的那个方法?
2.添加后为什么出错了
我觉得这可能是编译器的默认行为吧 默认
类似多态?
2个子类,编译器识别不了了。。。
class CM<MediaBean>有问题:
首先你要搞清楚你想要定义的类型是泛型类还是普通类。
如果是普通类,class CM implements ConvertMachine<MediaBean>就可以了。
如果是泛型类,正如你定义的一样CM<MediaBean>,编译器会把MediaBean理解为类型变量,相当于常用的T,S,K,V之类的符号。
既然编译器已经认定你定义的class CM<MediaBean>是一个泛型类,而且MediaBean是泛型变量的话。那么编译器理解MediaBean bean 也就认为相当于T bean。试问MediaBean(也就是T)在编译阶段不能够确定具体类型的情况下,MediaBean.getOffset()方法在哪里(也就相当于T.getOffset()方法)。
因此,编译器报错:The method getOffset() is undefined for the type MediaBean
注意,你定义的时候MediaBean已经是CM泛型类的类型变量了,再也不是你认为的某一个类了。一定要保持清醒。
我大概明白了,但是如果是这样的那具体的实现类都不能用泛型来检验编译时错误,只定义接口范围的泛型没什么意义啊。
实际上针对这种情况
T param 等同于
局限性很大啊
请教下:
1.没添加那个方法时候.为什么调用的会是user的那个方法?
2.添加后为什么出错了
接口:
实现类:
@Override
public ByteBuffer toByteStream(List<MediaBean> list, String key) {
ByteBuffer buf = null;
RandomAccessFile forh264 = null;
RandomAccessFile foraac = null;
File h264 = new File(key + ".h264");
File aac = new File(key + ".aac");
try {
int offsetsum = 0;
for (MediaBean bean : list) {
offsetsum = offsetsum + bean.getOffset();
}
//后面省略掉
}
@Override
public void reverse(File file) {
//be used to test ,implements lazy
}
}
实现类代码,无红色部分,如写红色部分,编译器会绿色位置报错(IDEA)。
十分不解!
class CM<MediaBean>有问题:
首先你要搞清楚你想要定义的类型是泛型类还是普通类。
如果是普通类,class CM implements ConvertMachine<MediaBean>就可以了。
如果是泛型类,正如你定义的一样CM<MediaBean>,编译器会把MediaBean理解为类型变量,相当于常用的T,S,K,V之类的符号。
既然编译器已经认定你定义的class CM<MediaBean>是一个泛型类,而且MediaBean是泛型变量的话。那么编译器理解MediaBean bean 也就认为相当于T bean。试问MediaBean(也就是T)在编译阶段不能够确定具体类型的情况下,MediaBean.getOffset()方法在哪里(也就相当于T.getOffset()方法)。
因此,编译器报错:The method getOffset() is undefined for the type MediaBean
注意,你定义的时候MediaBean已经是CM泛型类的类型变量了,再也不是你认为的某一个类了。一定要保持清醒。
接口:
实现类:
@Override
public ByteBuffer toByteStream(List<MediaBean> list, String key) {
ByteBuffer buf = null;
RandomAccessFile forh264 = null;
RandomAccessFile foraac = null;
File h264 = new File(key + ".h264");
File aac = new File(key + ".aac");
try {
int offsetsum = 0;
for (MediaBean bean : list) {
offsetsum = offsetsum + bean.getOffset();
}
//后面省略掉
}
@Override
public void reverse(File file) {
//be used to test ,implements lazy
}
}
实现类代码,无红色部分,如写红色部分,编译器会绿色位置报错(IDEA)。
十分不解!
另外,我在也CSDN发帖了,其中3楼和6楼的回答也有道理。大家可以去看看。
此处应该是笔误 在最后也提到是Java虚拟机中不存在泛型概念
换言之 运行态没有泛型,泛型只存在于编译期
楼主的文章用词还需要斟酌 否则容易误导别人
另外,编译时也不是完全当作原始类型处理,比较一下泛型生成的class和原始类型生成的class大小就知道了.
编译器定义方法签名是 方法名+参数列表
所以我们不能写出只有返回类型不同的方法
但是虚拟机中方法签名是 返回类型+方法名+参数列表,虚拟机知道如何定位方法.
不是笔误,是自己考虑不周全。受教了,谢谢你,我已经修改过来了。
不就表示擦除后的T变成object了,和Object类的equals(Object)方法是一样的,没有进行重写呀
还有其它玄机吗?
是这样的。
既然Pair<T>擦除以后equals方法变成了equals(Object),是不是和父类Object中的equals(Object)一样了,那么子类Pair<T>是不是就覆盖了Object的方法,也就是方法的重写。那么应该是override it。为什么编译器会认为没有覆盖那。
我觉的18楼liu78778的解释可以理解,不过不知道有没有能够证实这个想法的。
还是感谢大家的讨论。
Name clash: The method equals(T) of type TT<T> has the same erasure as equals(Object) of type Object but does not override it
有什么看不懂的
equals(Object)和equals(T)擦除后是一样的
你自己前面也说到了 这里的T对于编译器来说就是Object
如果对编译器来说是一样,那么为什么不算是override?
不要光看提示信息,就想当然。
不能说对编译器来是完全一样, 应该说编译后是完全一样, 而编译时, 编译器会验证重载的一些判定
在这里, 编译器的工作大概有几步:
1. 编译器首先根据方法签名判断子类的equals方法是个新的方法(因为你使用的T作为参数), 与父类Object的equals方法并不产生重载关系
2. 编译器进行泛型擦除
3. 编译器发现擦除之后出现了两个完全一致的equals(Object)方法, 而子类的equal方法是擦除产生的和定义时的equals(T)对应, 这时编译器不知道你到底是想重载还是在定义一个新的equals
4. 可以预期的是, 如果编译器放过这段代码, 那么在调用equals方法时, jvm无法知道到底是在调用哪一个equals方法(因为同时存在两个equals方法, 而却不是重载关系)
所以编译器为确保代码安全, 会报错:
名称冲突:类型 Test<T> 的方法 equals(T)与类型 Object 的 equals(Object)具有相同的擦除,但是未覆盖它
我觉得有道理:
在擦除以前编译器认为equals(T)是一个新方法,没有覆盖到Object中的equals(Object)。当编译器擦除完后发现这个equals(T)变成了equals(Object)。估计把编译器搞疯了。
但是不知道有没有这种想法的佐证:比如编译器是先进行类型检查再进行泛型方法的擦除工作。
应该有额外处理,所以这几天都在看虚拟机。JVM是知道用什么具体类型来处理Object的
<div class="quote_div">
<div class="quote_title">Heart.X.Raid 写道</div>
<div class="quote_div">
<p> </p>
<p><strong><span style="color: #800000;">3、泛型约束和局限性—— 类型擦除所带来的麻烦</span>
</strong></p>
<p><strong><span style="color: #800000;">(1) 继承泛型类型的多态麻烦。(—— 子类没有覆盖住父类的方法 )<br></span>
</strong>
</p>
<p><strong><span style="color: #800000;"> </span>
</strong>
</p>
<p> </p>
<p> ..................</p>
<p><span style="color: #ff0000;"> 编译器</span>
<span style="color: #ff0000;"><strong>会自动在</strong>
<strong><span>SonPair中生成一个桥方法(bridge method</span>
)</strong>
:</span>
<span style="color: #ff0000;"><br>
public void setSecond(Object sec){<br>
setSecond((String) sec)<br>
}</span>
</p>
</div>
<p> </p>
<p> </p>
<p> 红色部分的方法应该是setFirst吧?</p>
<p> </p>
<p> 呵呵,总体写的挺好的!</p>
</div>
<p> </p>
<p>是的,太谢谢你了,写的太不仔细了。谢谢指出。现在已经改过来了</p>
Name clash: The method equals(T) of type TT<T> has the same erasure as equals(Object) of type Object but does not override it
有什么看不懂的
equals(Object)和equals(T)擦除后是一样的
你自己前面也说到了 这里的T对于编译器来说就是Object
我也很纳闷,擦除后是一样的,那么Pair<T>不是正好覆盖了Object中的equals方法吗,为什么会有冲突。
class A{
public void a(){}
}
class B extends A{
public void a(){}
}
B中的a()和A中的a()不也是一样的吗,为什么没有说冲突呢?
还希望牛人指点。谢谢大家
你只要想通这4个方法 自然就明白了
此处应该是笔误 在最后也提到是Java虚拟机中不存在泛型概念
换言之 运行态没有泛型,泛型只存在于编译期
楼主的文章用词还需要斟酌 否则容易误导别人
另外,编译时也不是完全当作原始类型处理,比较一下泛型生成的class和原始类型生成的class大小就知道了.
编译器定义方法签名是 方法名+参数列表
所以我们不能写出只有返回类型不同的方法
但是虚拟机中方法签名是 返回类型+方法名+参数列表,虚拟机知道如何定位方法.