擦拭法

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2024-08-08

泛型的局限

Java 语言的泛型实现方式是擦拭法(Type Erasure)，所谓擦拭法是指，虚拟机对泛型其实一无所知，所有的工作都是编译器做的

编写 Animal<T> 泛型类时候，编译器看到的代码如下

public class Animal<T> {
    private T name;
    private T type;

    public Animal(T name, T type) {
        this.name = name;
        this.type = type;
    }

    public T getName() {
        return name;
    }

    public T getType() {
        return type;
    }
}

虚拟机根本不知道泛型，虚拟机执行的代码如下

public class Animal {
    private Object name;
    private Object type;

    public Animal(Object name, Object type) {
        this.name = name;
        this.type = type;
    }

    public Object getName() {
        return name;
    }

    public Object getType() {
        return type;
    }
}

我们使用泛型的时候，我们编写和编译器看到的代码如下

Animal<String> animal = new Animal<>("小猫", "猫科");
String name = animal.getName();
String type = animal.getType();

虚拟机执行的代码并没有泛型

Animal animal = new Animal("小猫", "猫科");
String name = (String) animal.getName();
String type = (String) animal.getType();

局限一：`<T>`不能是基本类型，例如`int`，因为实际类型是`Object`，`Object`类型无法持有基本类型

Animal<int> p = new Animal<>(1, 2); // compile error!

局限二：无法取得带泛型的`Class`

public static void main(String[] args) {
    Animal<String> a1 = new Animal<>("小猫", "猫科");
    Animal<Integer> a2 = new Animal<>(1, 2);
    Class c1 = a1.getClass();
    Class c2 = a2.getClass();
    System.out.println(c1 == c2); // ture
    System.out.println(c1 == Animal.class); // ture
}

所有泛型实例，无论T的类型是什么，getClass() 返回同一个 Class 实例，因为编译后它们全部都是 Pair<Object>

局限三：无法判断带泛型的类型

public static void main(String[] args) {
    Animal<String> a1 = new Animal<>("小猫", "猫科");
    // 编译报错
    if (a1 instanceof Animal<String>) {
        
    }
}

原因和局限二一样，并不存在 Pair<String>.class，而是只有唯一的 Pair.class

局限四：不能实例化`T`类型

public class Animal<T> {
    private T name;
    private T type;
    // 编译报错
    public Animal() {
        name = new T();
        type = new T();
    }
}

编译报错原因

name = new T();
type = new T();

// 泛型擦拭后实际上变成了

name = new Object();
type = new Object();

这样一来，创建 new Pair<String>() 和创建 new Pair<Integer>() 就全部成了 Object，显然编译器要阻止这种类型不对的代码

要实例化 T 类型，我们必须借助额外的 Class<T> 参数

public class Animal<T> {
    private T name;
    private T type;

    public Animal(Class<T> clazz) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        name = clazz.newInstance();
        type = clazz.newInstance();
    }
}

不恰当的覆写方法

有些时候，一个看似正确定义的方法会无法通过编译。例如

public class Animal<T> {
    public boolean equals(T t) {
        return this == t;
    }
}

定义的 equals(T t) 方法实际上会被擦拭成 equals(Object t)，而这个方法是继承自 Object 的，编译器会阻止一个实际上会变成覆写的泛型方法定义

泛型继承

一个类可以继承自一个泛型类，例如：父类的类型是 Animal<String>，子类的类型是 Cat，可以这么继承

public class Cat extends Animal<String> {
}

在父类是泛型类型的情况下，编译器就必须把类型 T（对 Cat 来说，也就是 String 类型）保存到子类的 class 文件中，不然编译器就不知道 Cat 只能存取 String 这种类型

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