java泛型泛型的內部原理：型別擦除以及型別擦除帶來的問題

一、Java泛型的實現方法：型別擦除

前面已經說了，Java的泛型是偽泛型。為什麼說Java的泛型是偽泛型呢？因為，在編譯期間，所有的泛型資訊都會被擦除掉。正確理解泛型概念的首要前提是理解型別擦出（type erasure）。

Java中的泛型基本上都是在編譯器這個層次來實現的。在生成的Java位元組碼中是不包含泛型中的型別資訊的。使用泛型的時候加上的型別引數，會在編譯器在編譯的時候去掉。這個過程就稱為型別擦除。

如在程式碼中定義的List<object>和List<String>等型別，在編譯後都會程式設計List。JVM看到的只是List，而由泛型附加的型別資訊對JVM來說是不可見的。Java編譯器會在編譯時儘可能的發現可能出錯的地方，但是仍然無法避免在執行時刻出現型別轉換異常的情況。型別擦除也是Java的泛型實現方法與C++模版機制實現方式之間的重要區別。

可以通過兩個簡單的例子，來證明java泛型的型別擦除。

例1、

publicclass Test4 {
publicstaticvoid main(String[] args) {
ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList<String>();
arrayList1.add("abc");
ArrayList<Integer> arrayList2=new ArrayList<Integer>();
arrayList2.add(123);
System.out.println(arrayList1.getClass()==arrayList2.getClass());
}
}

在這個例子中，我們定義了兩個ArrayList陣列，不過一個是ArrayList<String>泛型型別，只能儲存字串。一個是ArrayList<Integer>泛型型別，只能儲存整形。最後，我們通過arrayList1物件和arrayList2物件的getClass方法獲取它們的類的資訊，最後發現結果為true。說明泛型型別String和Integer都被擦除掉了，只剩下了

原始型別。

例2、

publicclass Test4 {
publicstaticvoid main(String[] args) throws IllegalArgumentException, SecurityException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException {
ArrayList<Integer> arrayList3=new ArrayList<Integer>();
arrayList3.add(1);//這樣呼叫add方法只能儲存整形，因為泛型型別的例項為Integer
arrayList3.getClass().getMethod("add", Object.class).invoke(arrayList3, "asd");
for (int i=0;i<arrayList3.size();i++) {
System.out.println(arrayList3.get(i));
}
}

在程式中定義了一個ArrayList泛型型別例項化為Integer的物件，如果直接呼叫add方法，那麼只能儲存整形的資料。不過當我們利用反射呼叫add方法的時候，卻可以儲存字串。這說明了Integer泛型例項在編譯之後被擦除了，只保留了原始型別。

二、型別擦除後保留的原始型別

在上面，兩次提到了原始型別，什麼是原始型別？原始型別（raw type）就是擦除去了泛型資訊，最後在位元組碼中的型別變數的真正型別。無論何時定義一個泛型型別，相應的原始型別都會被自動地提供。型別變數被擦除（crased），並使用其限定型別（無限定的變數用Object）替換。

例3：

class Pair<T> {
private T value;
public T getValue() {
return value;
}
publicvoid setValue(T value) {
this.value = value;
}
}

Pair<T>的原始型別為：

class Pair {
private Object value;
public Object getValue() {
return value;
}
publicvoid setValue(Object value) {
this.value = value;
}
}

因為在Pair<T>中，T是一個無限定的型別變數，所以用Object替換。其結果就是一個普通的類，如同泛型加入java變成語言之前已經實現的那樣。在程式中可以包含不同型別的Pair，如Pair<String>或Pair<Integer>，但是，擦除型別後它們就成為原始的Pair型別了，原始型別都是Object。

從上面的那個例2中，我們也可以明白ArrayList<Integer>被擦除型別後，原始型別也變成了Object，所以通過反射我們就可以儲存字串了。

如果型別變數有限定，那麼原始型別就用第一個邊界的型別變數來替換。

比如Pair這樣宣告

例4：

publicclass Pair<T extends Comparable& Serializable> {

那麼原始型別就是Comparable

注意：

如果Pair這樣宣告public class Pair<T extends Serializable&Comparable> ，那麼原始型別就用Serializable替換，而編譯器在必要的時要向Comparable插入強制型別轉換。為了提高效率，應該將標籤（tagging）介面（即沒有方法的介面）放在邊界限定列表的末尾。

要區分原始型別和泛型變數的型別

在呼叫泛型方法的時候，可以指定泛型，也可以不指定泛型。

在不指定泛型的情況下，泛型變數的型別為該方法中的幾種型別的同一個父類的最小級，直到Object。

在指定泛型的時候，該方法中的幾種型別必須是該泛型例項型別或者其子類。

publicclass Test2{
publicstaticvoid main(String[] args) {
/**不指定泛型的時候*/
int i=Test2.add(1, 2); //這兩個引數都是Integer，所以T為Integer型別
Number f=Test2.add(1, 1.2);//這兩個引數一個是Integer，以風格是Float，所以取同一父類的最小級，為Number
Object o=Test2.add(1, "asd");//這兩個引數一個是Integer，以風格是Float，所以取同一父類的最小級，為Object
/**指定泛型的時候*/
int a=Test2.<Integer>add(1, 2);//指定了Integer，所以只能為Integer型別或者其子類
int b=Test2.<Integer>add(1, 2.2);//編譯錯誤，指定了Integer，不能為Float
Number c=Test2.<Number>add(1, 2.2); //指定為Number，所以可以為Integer和Float
}
//這是一個簡單的泛型方法
publicstatic <T> T add(T x,T y){
return y;
}
}

其實在泛型類中，不指定泛型的時候，也差不多，只不過這個時候的泛型型別為Object，就比如ArrayList中，如果不指定泛型，那麼這個ArrayList中可以放任意型別的物件。

舉例：

publicstaticvoid main(String[] args) {
ArrayList arrayList=new ArrayList();
arrayList.add(1);
arrayList.add("121");
arrayList.add(new Date());
}

三、型別擦除引起的問題及解決方法

因為種種原因，Java不能實現真正的泛型，只能使用型別擦除來實現偽泛型，這樣雖然不會有型別膨脹的問題，但是也引起了許多新的問題。所以，Sun對這些問題作出了許多限制，避免我們犯各種錯誤。

1、先檢查，在編譯，以及檢查編譯的物件和引用傳遞的問題

既然說型別變數會在編譯的時候擦除掉，那為什麼我們往ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<String>();所建立的陣列列表arrayList中，不能使用add方法新增整形呢？不是說泛型變數Integer會在編譯時候擦除變為原始型別Object嗎，為什麼不能存別的型別呢？既然型別擦除了，如何保證我們只能使用泛型變數限定的型別呢？

java是如何解決這個問題的呢？java編譯器是通過先檢查程式碼中泛型的型別，然後再進行型別擦除，在進行編譯的。

舉個例子說明：

publicstaticvoid main(String[] args) {
ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<String>();
arrayList.add("123");
arrayList.add(123);//編譯錯誤
}

在上面的程式中，使用add方法新增一個整形，在eclipse中，直接就會報錯，說明這就是在編譯之前的檢查。因為如果是在編譯之後檢查，型別擦除後，原始型別為Object，是應該執行任意引用型別的新增的。可實際上卻不是這樣，這恰恰說明了關於泛型變數的使用，是會在編譯之前檢查的。

那麼，這麼型別檢查是針對誰的呢？我們先看看引數化型別與原始型別的相容

以ArrayList舉例子，以前的寫法：

ArrayList arrayList=new ArrayList();

現在的寫法：

ArrayList<String> arrayList=new ArrayList<String>();

如果是與以前的程式碼相容，各種引用傳值之間，必然會出現如下的情況：

ArrayList<String> arrayList1=new ArrayList(); //第一種情況

ArrayList arrayList2=new ArrayList<String>();//第二種情況

這樣是沒有錯誤的，不過會有個編譯時警告。

不過在第一種情況，可以實現與完全使用泛型引數一樣的效果，第二種則完全沒效果。

因為，本來型別檢查就是編譯時完成的。new ArrayList()只是在記憶體中開闢一個儲存空間，可以儲存任何的型別物件。而真正涉及型別檢查的是它的引用，因為我們是使用它引用arrayList1 來呼叫它的方法，比如說呼叫add()方法。所以arrayList1引用能完成泛型型別的檢查。

而引用arrayList2沒有使用泛型，所以不行。

舉例子：

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