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類型擦除做了什么?

上面我們說了，編譯完成后會對泛型進(jìn)行類型擦除，如果想要眼見為實(shí)，實(shí)際看一下的話應(yīng)該怎么辦呢?那么就需要對編譯后的字節(jié)碼文件進(jìn)行反編譯了，這里使用一個(gè)輕量級的小工具Jad來進(jìn)行反編譯(可以從這個(gè)地址進(jìn)行下載：https://varaneckas.com/jad/)

Jad的使用也很簡單，下載解壓后，把需要反編譯的字節(jié)碼文件放在目錄下，然后在命令行里執(zhí)行下面的命令就可以在同目錄下生成反編譯后的.java文件了：

 
 
 
 

  
  
  
  
jad -sjava Test.class 
 
 
 
 

好了，工具準(zhǔn)備好了，下面我們就看一下不同情況下的類型擦除。

1、無限制類型擦除

當(dāng)類定義中的類型參數(shù)沒有任何限制時(shí)，在類型擦除后，會被直接替換為Object。在下面的例子中， 中的類型參數(shù)T就全被替換為了Object(左側(cè)為編譯前的代碼，右側(cè)為通過字節(jié)碼文件反編譯得到的代碼)：

2、有限制類型擦除

當(dāng)類定義中的類型參數(shù)存在限制時(shí)，在類型擦除中替換為類型參數(shù)的上界或者下界。下面的代碼中，經(jīng)過擦除后T被替換成了Integer：

3、擦除方法中的類型參數(shù)

比較下面兩邊的代碼，可以看到在擦除方法中的類型參數(shù)時(shí)，和擦除類定義中的類型參數(shù)一致，無限制時(shí)直接擦除為Object，有限制時(shí)則會被擦除為上界或下界：

反射能獲取泛型的類型嗎?

估計(jì)對Java反射比較熟悉小伙伴要有疑問了，反射中的getTypeParameters方法可以獲得類、數(shù)組、接口等實(shí)體的類型參數(shù)，如果類型被擦除了，那么能獲取到什么呢?我們來嘗試一下使用反射來獲取類型參數(shù)：

 
 
 
 

  
  
  
  
System.out.println(Arrays.asList(list1.getClass().getTypeParameters()));
 
 
 
 

執(zhí)行結(jié)果如下：

 
 
 
 

  
  
  
  
[E]
 
 
 
 

同樣，如果打印Map對象的參數(shù)類型：

 
 
 
 

  
  
  
  
Map map=new HashMap<>();
  
  
  
  
System.out.println(Arrays.asList(map.getClass().getTypeParameters()));
 
 
 
 

最終也只能夠獲取到：

 
 
 
 

  
  
  
  
[K, V]
 
 
 
 

可以看到通過getTypeParameters方法只能獲取到泛型的參數(shù)占位符，而不能獲得代碼中真正的泛型類型。

能在指定類型的List中放入其他類型的對象嗎?

使用泛型的好處之一，就是在編譯的時(shí)候能夠檢查類型安全，但是通過上面的例子，我們知道運(yùn)行時(shí)是沒有泛型約束的，那么是不是就意味著，在運(yùn)行時(shí)可以把一個(gè)類型的對象能放進(jìn)另一類型的List呢?我們先看看正常情況下，直接調(diào)用add方法會有什么報(bào)錯(cuò)：

當(dāng)我們嘗試將User類型的對象放入String類型的數(shù)組時(shí)，泛型的約束會在編譯期間就進(jìn)行報(bào)錯(cuò)，提示提供的User類型對象不適用于String類型數(shù)組。那么既然編譯時(shí)不行，那么我們就在運(yùn)行時(shí)寫入，借助真正運(yùn)行的class是沒有泛型約束這一特性，使用反射在運(yùn)行時(shí)寫入：

 
 
 
 

  
  
  
  
public class ReflectTest {
  
  
  
  
    static List list = new ArrayList<>();
  
  
  
  

  
  
  
  
    public static void main(String[] args) {
  
  
  
  
        list.add("1");
  
  
  
  
        ReflectTest reflectTest =new ReflectTest();
  
  
  
  
        try {
  
  
  
  
            Field field = ReflectTest.class.getDeclaredField("list");
  
  
  
  
            field.setAccessible(true);
  
  
  
  
            List list=(List) field.get(reflectTest);
  
  
  
  
            list.add(new User());
  
  
  
  
        } catch (Exception e) {
  
  
  
  
            e.printStackTrace();
  
  
  
  
        }        
  
  
  
  
    }
  
  
  
  
}
 
 
 
 

執(zhí)行上面的代碼，不僅在編譯期間可以通過語法檢查，并且也可以正常地運(yùn)行，我們使用debug來看一下數(shù)組中的內(nèi)容：

可以看到雖然數(shù)組中聲明的泛型類型是String，但是仍然成功的放入了User類型的對象。那么，如果我們在代碼中嘗試取出這個(gè)User對象，程序還能正常執(zhí)行嗎，我們在上面代碼的最后再加上一句：

 
 
 
 

  
  
  
  
System.out.println(list.get(1));
 
 
 
 

再次執(zhí)行代碼，程序運(yùn)行到最后的打印語句時(shí)，報(bào)錯(cuò)如下：

異常提示User類型的對象無法被轉(zhuǎn)換成String類型，這是否也就意味著，在取出對象時(shí)存在強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換呢?我們來看一下ArrayList中g(shù)et方法的源碼：

 
 
 
 

  
  
  
  
public E get(int index) {
  
  
  
  
    rangeCheck(index);
  
  
  
  
    return elementData(index);
  
  
  
  
}
  
  
  
  

  
  
  
  
E elementData(int index) {
  
  
  
  
    return (E) elementData[index];
  
  
  
  
}
 
 
 
 

可以看到，在取出元素時(shí)，會將這個(gè)元素強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換成泛型中的類型，也就是說在上面的代碼中，最后會嘗試強(qiáng)制把User對象轉(zhuǎn)換成String類型，在這一階段程序會報(bào)錯(cuò)。通過這一過程，也再次證明了泛型可以對類型安全進(jìn)行檢測。

類型擦除會引起什么問題?

下面我們看一個(gè)稍微有點(diǎn)復(fù)雜的例子，首先聲明一個(gè)接口，然后創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)該接口的類：

 
 
 
 

  
  
  
  
public interface Fruit {
  
  
  
  
    T get(T param);
  
  
  
  
}
  
  
  
  

  
  
  
  
public class Apple implements Fruit {
  
  
  
  
    @Override
  
  
  
  
    public Integer get(Integer param) {
  
  
  
  
        return param;
  
  
  
  
    }
  
  
  
  
}
 
 
 
 

按照之前我們的理解，在進(jìn)行類型擦除后，應(yīng)該是這樣的：

 
 
 
 

  
  
  
  
public interface Fruit {
  
  
  
  
    Object get(Object param);
  
  
  
  
}
  
  
  
  

  
  
  
  
public class Apple implements Fruit {
  
  
  
  
    @Override
  
  
  
  
    public Integer get(Integer param) {
  
  
  
  
        return param;
  
  
  
  
    }
  
  
  
  
}
 
 
 
 

但是，如果真是這樣的話那么代碼是無法運(yùn)行的，因?yàn)殡m然Apple類中也有一個(gè)get方法，但是與接口中的方法參數(shù)不一致，也就是說沒有覆蓋接口中的方法。針對這種情況，編譯器會通過添加一個(gè)橋接方法來滿足語法上的要求，同時(shí)保證了基于泛型的多態(tài)能夠有效。我們反編譯上面代碼生成的字節(jié)碼文件：

可以看到，編譯后的代碼中生成了兩個(gè)get方法。參數(shù)為Object的get方法負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)Fruit接口中的同名方法，然后在實(shí)現(xiàn)類中又額外添加了一個(gè)參數(shù)為Integer的get方法，這個(gè)方法也就是理論上應(yīng)該生成的帶參數(shù)類型的方法。最終用接口方法調(diào)用額外添加的方法，通過這種方式構(gòu)建了接口和實(shí)現(xiàn)類的關(guān)系，類似于起到了橋接的作用，因此也被稱為橋接方法，最終，通過這種機(jī)制保證了泛型情況下的Java多態(tài)性。

總結(jié)

本文由面試中常見的一道面試題入手，介紹了java中泛型的類型擦除相關(guān)知識，通過這一過程，也便于大家理解為什么平?？偸钦fjava中的泛型是一個(gè)偽泛型，同時(shí)也有助于大家認(rèn)識到j(luò)ava中泛型的一些缺陷。了解類型擦除的原因以及原理，相信能夠方便大家在日常的工作中更好的使用泛型。