Retrofit完全解析(二)：泛型(Generic)

Retrofit源码阅中，发现自带晕眩光环的Type(简直无CD)，而谈到Type绕不过泛型，借这个机会好好捋捋。

1.泛型的由来

引入版本： Java平台在JDK 5中引入了一个重要的特性 —— 泛型（generics）（又被称作参数化类型 parameterized type），。

泛型引入的目：为了解决容器（数据结构）的类型安全性，使得编译器在编译时就能发现明显的类型错误，从而避免运行时的转型错误(不细说了)。(泛型的优点不仅如此，见下文)

2.泛型实现原理

通常情况下，一个编译器处理泛型有两种方式：

• Code specialization。在实例化一个泛型类或泛型方法时都产生一份新的目标代码（字节码or二进制代码）。例如，针对一个泛型list，可能需要 针对string，integer，float产生三份目标代码。
• Code sharing。对每个泛型类只生成唯一的一份目标代码；该泛型类的所有实例都映射到这份目标代码上，在需要的时候执行类型检查和类型转换。

C++中的模板（template）是典型的Code specialization实现。C++编译器会为每一个泛型类实例生成一份执行代码。执行代码中integer list和string list是两种不同的类型。
Code specialization会导致：

• 代码膨胀（code bloat），不过有经验的C++程序员可以有技巧的避免代码膨胀。
• 在引用类型系统中，浪费空间，因为引用类型集合中元素本质上都是一个指针。没必要为每个类型都产生一份执行代码。而这也是Java编译器中采用Code sharing方式处理泛型的主要原因。

Java编译器通过Code sharing方式为每个泛型类型创建唯一的字节码表示，并且将该泛型类型的实例都映射到这个唯一的字节码表示上。将多种泛型类形实例映射到唯一的字节码表示是通过类型擦除（type erasue）实现的。(省代码，省内存)

3.泛型的优点

• 类型安全
  泛型的主要目标是提高 Java 程序的类型安全。通过知道使用泛型定义的变量的类型限制，编译器可以在一个高得多的程度上验证类型假设。没有泛型，这些假设就只存在于程序员的头脑中（或者如果幸运的话，还存在于代码注释中）。

• 消除强制类型转换(类型推断)
  泛型的一个附带好处是，消除源代码中的许多强制类型转换。这使得代码更加可读，并且减少了出错机会。

       // 强制类型转换     List dataList = new ArrayList();     String dataS = (String) dataList.get(0);     // 泛型     List<String> strList = new ArrayList();     String strS = strList.get(0);

• 避免代码膨胀 (相对于C++的泛型实现而言)(Java泛型的类型擦除机制)

• 潜在的性能收益(有点晕，不太明白)
  泛型为较大的优化带来可能。在泛型的初始实现中，编译器将强制类型转换（没有泛型的话，程序员会指定这些强制类型转换）插入生成的字节码中。但是更多类型信息可用于编译器这一事实，为未来版本的 JVM 的优化带来可能。由于泛型的实现方式，支持泛型（几乎）不需要 JVM 或类文件更改。所有工作都在编译器中完成，编译器生成类似于没有泛型（和强制类型转换）时所写的代码，只是更能确保类型安全而已。

4.泛型的两个重要概念

• 类型推断（Type Inference）

        static <T> T pick(T a1, T a2) {               return a2;        }  

  静态方法pick()在三个地方使用了泛型，分别限定了两个输入参数的类型与返回类型。调用该方法的代码如下：

      // 通过输入值，推断返回值    Integer ret = pick(new Integer(1), new Integer(2));  

  两个输入参数为不同的类型，应该返回什么：java编译器就会根据这两个参数类型来推断，尽量使返回类型为最明确的一种。
  示例：”d”, new ArrayList() 两个参数， String与ArrayList都实现了同样的接口——Serializable

• 类型擦除（Type Erasure）

  先看一个编译错误

  Cannot perform instanceof check against parameterized type Set<Integer>. Use the form Set<?> instead since further generic type information will be erased at runtimeerased at runtime 这个是啥意思呢? 就是JDK在引入泛型时候,为了兼容1.5以前的版本,Set<Integer>其实是跟Set一个类型的,也就是说Set<Integer>和Set<String>在运行时是一种类型,会被消除类型,只是在编译时候的强类型检查.

  也就是说在编译之后泛型会被擦除，变为1.5之前没有泛型的状态，T会被Object替代(所以泛型不能使用基本数据类型)，Map集合的类型限制泛型会被擦除。

  那么泛型仅仅在编译器起数据检查作用么？答案是：No，Java 1.5引入泛型的同时还引入了接口Type，甚至可以在运行期通过反射获取泛型的信息，Type系列的接口用法会在下篇进行总结归纳。

5.泛型的注意小知识

• 泛型类的继承
  Integer和Double都是Number的子类，但是Box与Box并不是Box的子类，不存在继承关系。Box与Box的共同父类是Object。
• 泛型不能用基本类型表示
  上面提过，必须是Object及其子类
• 不可实例化类型参数
  代码中还未清楚某次运行期的具体对象，故无法直接创建。
  但是运行期可以通过某些反射，先拿类型，再进行对象创建。
• 不能在静态字段上使用泛型
  静态变量是所有实例共享的，泛型是用来限制某个对象的类型，限制某方法的类型调用

• 不能对带有参数化类型的类使用cast或instanceof方法

      public static<E> void rtti(List<E> list) {          if (list instanceof ArrayList<Integer>){  // 编译错误              // ...          }      }  

  因为运行期list类型必然仅仅是List，而List instanceof ArrayList无意义，且逻辑不对

• 不能创建带有参数化类型的数组（数组是不支持泛型的）

• 不能创建、捕获泛型异常
  泛型运行期是被擦除的，数据是保存在父类的各种Type中的，此时与泛型无关了

• 不能重载经过类型擦除后形参转化为相同原始类型的方法

      public class Example {          public void print(Set<String> strSet){ }  //编译错误          public void print(Set<Integer> intSet) { }  //编译错误      }  

  很好理解，泛型擦除了么，此时两方法相同，编译器无法区分

6.泛型的应用

• 集合、类上的类型检查
• 通过类型推断机制，让方法的使用者不再需要强转
• 通过泛型标记，甚至可以在运行期获取，并实例化相应类型(比如：Gson)
• 泛型运行期的使用见下篇(Type)

8.参考文章

• java泛型详解
• Java的类型擦除