【进阶之路】Java的类型擦除式泛型

Java选择的泛型类型叫做类型擦除式泛型。什么是类型擦除式泛型呢？就是Java语言中的泛型只存在于程序源码之中，在编译后的字节码文件里，则全部泛型都会被替换为原来的原始类型（Raw Type），并且会在相应的地方插入强制转型的代码。

因此，对于运行期间的Java程序来说ArrayList< Integer>和ArrayList< String>其实是同一个类型。这也就是Java选择的泛型类型叫做类型擦除式泛型的原因。

ArrayList<String> stringArrays =new ArrayList<>();
ArrayList<Integer> intArrays =new ArrayList<>();

System.out.println(stringArrays.getClass().getTypeName().equals(intArrays.getClass().getTypeName()));

很显然 答案是 true，因为他们的类型都是java.util.ArrayList

一、类型擦除式泛型

Java为什么采用这种泛型呢？其实在于如果使用C#类型的泛型的话，会导致新的的Java版本无法去兼容原始的Java版本，也就会违背“二进制兼容性”原则。

所谓“二进制兼容性”,指的就是在升级java的版本时，不必重新修改原来的程序代码，既可使得程序在现在以至于未来的版本中能够正常运行。

也是因为“二进制兼容性”原则，Java在1.4.2之前的版本都没有支持过泛型，如果需要在1.5之后的版本突然引入泛型，就需要考虑让以前的程序在新版本的虚拟机中还能正常运行。

其实，Java的设计者也可以考虑学习C#一般，平行地增加一套泛型版本的新类型，以前的版本保持不变就行了。但是Java的设计人员并没有这么做，而是选择了把已有的不支持泛型的类型泛型化，不添加任何平行于已有类型的泛型版。

还是我们刚刚所讲的例子，因为Java1.5之后把所有的类型泛型化，所以ArrayList< Integer>和ArrayList< String>全都被转化为了ArrayList的子类。

将之前的代码反序列化之后，我们能够看出强制转化的类型消失了，Java代码变回了泛型出现之前的写法。

public static void main(String[] var0) {
    ArrayList var1 = new ArrayList();
    ArrayList var2 = new ArrayList();
}

当然，元素访问时插入了从Object到String的时候，则会强制转型代码。

image.png

泛型擦除之后：

HashMap var1 = new HashMap();
var1.put("A", "A");
System.out.println((String)var1.get("A"));

HashMap var2 = new HashMap();
var2.put(1, "A");
System.out.println((String)var2.get(1));

HashMap var3 = new HashMap();
var3.put("A", 1);
System.out.println(var3.get("A"));

也是因为类型擦除的问题,我们存入List的不同类型的对象都可以自然的转换成Object类型，但是取出的时候都需要强制转换，所以会出现拆箱装箱的消耗、以及可能出现的数据类型转换的错误。因此，在使用集合的时候推荐使用ArrayList< String>这种已经转换完毕的形式。

ArrayList var1 = new ArrayList();
var1.add("aaaa");
var1.add(100);
var1.add('c');
var1.add(21.5F);

二、泛型可能出现的问题

1、类型转换的问题

如果我们想实现一个方法，想要将不确定的List集合转化为数组，那我们该怎么做？因为泛型的类型可擦除，我们无法直接从List中取得参数化类型T，所以只能从额外的参数中传递一个数组的泛型类型进去进行转换。

//必须传递Class<T> otherType作为参数类型
public static <T> T[] convert(List<T> list ,Class<T> otherType){
    T[] array = (T[]) Array.newInstance(otherType,list.size());
    return array;
}
public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<String>(){{
        add("A");
    }};

    String[] result =convert(list,String.class);
}

当然，也可以通过反射手段来获取泛型类型。

Class clazz = list.getClass();
//getSuperclass()获得该类的父类

System.out.println(clazz.getSuperclass()); //class java.util.ArrayList
//getGenericSuperclass()获得带有泛型的父类
//Type是 Java 编程语言中所有类型的公共高级接口。它们包括原始类型、参数化类型、数组类型、类型变量和基本类型。

Type type = clazz.getGenericSuperclass();
System.out.println(type); //java.util.ArrayList<java.lang.String>

//ParameterizedType参数化类型，即泛型
ParameterizedType p = (ParameterizedType) type;

//getActualTypeArguments获取参数化类型的数组，泛型可能有多个
Class c = (Class) p.getActualTypeArguments()[0];
System.out.println(c); //class java.lang.String

String[] convert = convert(list, c);

2、泛型与重载的矛盾

public static  void method(List<String> list){

}
public static  void method(List<Integer> list){
}

便已无法通过：
'method(List<Integer>)' clashes with 'method(List<String>)'; both methods have same erasure

我们已知上面的代码是无法通过编译的，因为List中的参数被擦除了，变成了原始类型的List。

三、泛型的最佳实践

经过之前的论述，大家已经知道了Java泛型的一些基础知识，以及在使用泛型的时候可能出现的问题。如果在使用泛型的时候可以遵循一些基本的原则，就能避免一些常见的问题。

• 1. 在代码中避免泛型类和原始类型的混用。比如List< String>和List不应该共同使用。这样会产生一些编译器警告和潜在的运行时异常。当需要利用JDK 5之前开发的遗留代码，而不得不这么做时，也尽可能的隔离相关的代码。
• 2. 在使用带通配符的泛型类的时候，尽可能的明确通配符所代表的一组类型的概念。
• 3. 泛型类最好不要同数组一块使用。你只能创建new List<?>[10]这样的数组，无法创建new List[10]这样的。这限制了数组的使用能力，而且会带来很多费解的问题。因此，当需要类似数组的功能时候，使用集合类即可。
• 4. 如果编译器给出的警告信息，在其他地方很多时候可以忽略(可能是格式带来的问题)，但是在泛型代码中还是尽量解决问题。