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面试官: 什么是类型擦除？它与反射之间有什么关系？

我回答:

类型擦除与反射的深度解析

一、类型擦除（Type Erasure）

类型擦除是Java泛型实现的核心机制，旨在通过编译期处理确保向后兼容性。其核心逻辑如下：

1. 编译期转换

   • 泛型类型参数（如T）在编译时被替换为上界类型（默认Object）或显式边界类型（如<T extends Number>替换为Number）。
   • 示例：List<String>和List<Integer>在编译后均变为原始类型List，运行时无法直接区分具体类型。

2. 桥接方法生成

   • 当子类重写父类的泛型方法时，编译器会生成桥接方法以维持多态性。例如：

     class Node<T> {
         public void setData(T data) { ... }
     }
     class MyNode extends Node<Integer> {
         @Override
         public void setData(Integer data) { ... } // 实际编译时生成桥接方法
     }
     

     桥接方法确保MyNode可被正确调用：

     public void setData(Object data) {
         setData((Integer) data); // 强制类型转换
     }
     

3. 限制与影响

   • 运行时类型丢失：无法通过instanceof或反射直接获取泛型参数类型。
   • 静态成员共享：泛型类的静态成员被所有实例共享，与类型参数无关。
   • 异常处理限制：无法捕获泛型异常（如MyException<String>和MyException<Integer>在运行时均为MyException）。

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二、反射与类型擦除的交互

反射机制允许在运行时动态操作类、方法等，但受类型擦除限制，需结合编译期元数据实现泛型类型获取。

1. 获取泛型类型信息

   • getGenericSuperclass()：通过子类获取父类的泛型参数。例如：

     class GenericClass<T> {}
     class SubClass extends GenericClass<String> {}
     
     Type type = SubClass.class.getGenericSuperclass();
     if (type instanceof ParameterizedType) {
         ParameterizedType pType = (ParameterizedType) type;
         Type[] actualTypeArgs = pType.getActualTypeArguments();
         System.out.println(actualTypeArgs[0]); // 输出String
     }
     

   • getGenericInterfaces()：获取接口的泛型参数，原理类似。

2. 类型令牌（Type Token）

   • 通过匿名内部类捕获泛型类型参数，结合反射实现运行时类型获取。例如：

     class TypeReference<T> {
         private final Type type;
         protected TypeReference() {
             this.type = ((ParameterizedType) getClass().getGenericSuperclass()).getActualTypeArguments()[0];
         }
         public Type getType() { return type; }
     }
     
     // 使用示例
     TypeReference<List<String>> typeRef = new TypeReference<List<String>>() {};
     System.out.println(typeRef.getType()); // 输出java.util.List<java.lang.String>
     

3. 反射的局限性

   • 无法实例化泛型类型：无法通过反射动态创建泛型类实例（如new ArrayList<String>()）。
   • 性能开销：反射操作比直接代码调用慢，需谨慎使用。
   • 安全风险：绕过编译期检查可能导致运行时异常（如ClassCastException）。

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三、类型擦除与反射的协同应用

1. 框架设计

   • Spring、Hibernate等框架利用反射解析泛型类型，实现依赖注入或ORM映射。例如，Spring通过@Autowired结合反射获取字段/方法的泛型类型参数。

2. 序列化与反序列化

   • JSON库（如Jackson、Gson）通过反射读取泛型字段的ParameterizedType，实现复杂类型（如Map<String, List<User>>）的序列化。

3. 动态代理

   • JDK动态代理通过反射获取接口的泛型方法参数，生成代理类时保留类型信息。

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四、总结

特性	类型擦除	反射
核心作用	编译期移除泛型类型信息，确保兼容性	运行时动态操作类、方法、字段
泛型类型获取	仅保留编译期元数据，运行时不可见	通过ParameterizedType等接口间接获取
典型场景	泛型代码编译	框架开发、序列化、动态代理
局限性	无法在运行时直接获取具体类型	性能开销、安全风险、无法实例化泛型类型

协同关系：

• 类型擦除通过保留编译期元数据（如ParameterizedType）为反射提供泛型类型信息的访问入口。
• 反射通过解析这些元数据，弥补了类型擦除导致的运行时类型信息缺失，但无法完全绕过其限制。

最佳实践建议：

• 优先使用编译期类型检查，避免过度依赖反射。
• 在需要运行时类型信息的场景（如框架设计），结合类型令牌或注解处理器实现安全、高效的类型解析。