解释一下泛型擦除?为什么java必须强制?

news2024/10/7 4:28:11

一、概述:

在解释什么是泛型擦除之前我们得先了解什么是Java泛型。所谓的泛型就是参数化的类型。这就意思着我们可以具体的类型作为一个参数传递给方法、类、接口。

为什么我们需要泛型呢?首先我们都知道在java里,Object就是对象的父类。Object可以引用任何类型的对象。但是这一点会带来类型安全的问题。而泛型的出现就给java带来了类型安全这一项功能。

1、使用泛型有什么好处?

  • 保证类型安全,进行编译期错误检查,使代码具有更好的安全性和可读性。
  • 不需要进行类型强制转换。

如下程序,如果不使用泛型前,强转结果很容易出错:

public class GenericClient {

    public static void main(String[] args) {
        // 不使用泛型,集合中传入的值类型不会受到限制
        // 存值没有限制,取值就容易出错,容器安全性得不到保障
        List list = new ArrayList();
        list.add("tom");
        list.add(11);
        for(Object obj : list){
            // 数据取出,需要进行强转,代码可读性和使用性降低
            String str = (String) obj;
            System.out.println(str);
        }
    }
}

出现了类型转换错误:

tom
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
	at com.koo.generic.GenericClient.main(GenericClient.java:22)

如果使用泛型,编译器会进行检查,从而规避已知的类型转换异常:
在这里插入图片描述

2、泛型怎么使用

2.1 在类上

class Test<T> {
	T obj
	Test(T obj){
		this.obj = obj;
	}
}

2.2 在方法上

class Test {
	static <T> void helloworld(T t){}
}

2.3 在接口上

interface Test<T> {
	T getData();
}

二、什么是类型擦除?

1、概念

Java 泛型的实现是在编译层,编译后生成的字节码中不包含泛型中的类型信息。所以使用泛型时,加上的类型参数,会在编译器编译的时候去掉,这个过程称为类型擦除。

2、擦除示例

public static <T> boolean myequal(T t1, T t2){
	return t1.equals(t2);
}

编译器会用Object替换掉类型T,如下:

public static <Object> boolean myequal(Object t1, Object t2){
	return t1.equals(t2);
}

3、泛型类的类型擦除

在类级别的类型擦除遵循这样的规则:首先编译器丢弃类上的类型参数,并用它的第一个绑定类型替换它,如果类型参数没有绑定,就用Object来替换。

  • 参数类型没有绑定
public class MyClass<T> {
	private T[] elements;
	public void doSomething(T element){}
	public T getSomething(){}
}

MyClass的类型参数T没有绑定到任何类型,所以将会用Object来替换掉T,替换结果:

public class MyClass {
	private Object[] elements;
	public void doSomething(Object element){}
	public Object getSomething(){}
}
  • 参数类型有绑定
interface MyT {}
public class MyClass<T extends MyT> {
	private E[] elements;
	public void doSomething(T element){}
	public T getSomething(){}
}

MyTClass是MyClass的类型参数T第一个绑定到的类型,因此T将会被替换成MyTClass:

public class MyClass {
	private MyT[] elements;
	public void doSomething(MyT element){}
	public MyT getSomething(){}
}

为什么取第一个绑定就OK了呢?比如说,如果MyT还有父类,父类还有父类,那么我们的类型参数就有了很多间接的绑定,而第一个绑定就覆盖了所有的父类,因此用第一个绑定就可以了。

4、泛型方法的类型擦除

对于泛型方法,它的类型参数不会被存放起来,它遵循这样的规则:首先编译器丢弃方法上的类型参数,并用它的第一个绑定类型替换它,如果类型参数没有绑定,就用Object来替换。

  • 参数类型没有绑定
public static <T> void printSomething(T[] arr){
	for(T item: arr) {
		System.out.printf("%s", item);
	}
}

上面的方法,进行类型擦除的结果后:

public static void printSomething(Object[] arr){
	for(Object item: arr) {
		System.out.printf("%s", item);
	}
}
  • 参数类型有绑定
public static <T extends MyT> void printSomething(T[] arr){
	for(T item: arr) {
		System.out.printf("%s", item);
	}
}

上面的方法,进行类型擦除的结果后:

public static void printSomething(MyT[] arr){
	for(MyT item: arr) {
		System.out.printf("%s", item);
	}
}

三、类型擦除带来的问题

问题描述:

类型信息被擦除,怎么能保证只使用泛型变量的限定类型?编译后 String是Object,Integer 也是 Object,怎么能确定使用哪一个呢?

1、检查针对引用,而非引用对象

什么是引用?
       比如 A a = new A();
       此时变量a指向了一个A对象,a被称为引用变量,也可以说a是A对象的一个引用。我们通过操纵引用变量a来操作A对象。变量a的值为它所引用对象的地址。

为确保正确的使用类型,java的实现顺序是这样的:
先检查泛型类型(针对引用)——类型擦除——编译

如图:
在这里插入图片描述
类型检查就是编译时完成的。new ArrayList()只是在内存中开辟了一个存储空间,可以存储任何的类型对象。而真正涉及类型检查的是它的引用,因为我们是使用它的引用来调用它的方法,比如说list1调用add()方法,它做了泛型限定,所以list1引用能完成泛型类型的检查。而引用list2没有使用泛型,所以没有进行类型检查。

通过上边的例子,我们可以明白,类型检查就是针对引用的。谁是一个引用,用这个引用调用泛型方法,就会针对这个引用调用的方法进行类型检测,而无关它真正引用的对象。

2、泛型中参数化类型不考虑继承关系

下边情况的引用传递是不被允许的——集合不存在类型之间的继承关系
在这里插入图片描述

3、泛型类型变量不能是基本数据类型

不能用类型参数替换基本类型。就比如,没有ArraryList,只有ArraryList。因为当类型擦除后,ArraryList的原始类型变为Object,但是Object类型不能存储double值,只能引用Double的值。

4、运行时类型检查异常——instanceof

例如:

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

因为类型擦除后,ArrayList只剩下原始类型,泛型信息String不存在了。
所以你不能这样去判断:

if(arrayList instanceof ArrayList<String>){}

正确的做法是通过通配符的方式:

if(arrayList instanceof ArrayList<?>){}

源码下载:
https://gitee.com/charlinchenlin/koo-erp

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