java基础-泛型3

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8 类型擦除

　　为实现泛型，java编译器进行如下操作进行类型擦除：

• 如果类型参数有限制则替换为限制的类型，如果没有则替换为Object类，变成普通的类，接口和方法。
• 有必要时插入转换操作以保证类型安全
• 产生桥接方法以保证继承类型的多态性

　　类型的擦除确保了类型参数化后，泛型不会产生新的类，因此不会引发运行时开销。

8.1 泛型类型

　　整个擦除过程中，java编译器将擦除所有的类型参数，将其替换成第一个类型的限制，如无限制，则替换成Object。

　　如对以下类声明的编译：

public class Node<K,V extends Number> {
    private K data;
    private V next;
    public Node(K data, V next) }
        this.data = data;
        this.next = next;
    }
    public K getData() { return data; }
    // ...
}

　　java编译器则会作如下替换：

public class Node  {
//由于K是没有限制的，将其替换成Object
    private Object data;
//而V上限为Number，将其替换成Number
    private Number next;
//方法中的也会进行替换
    public Node(Object data, Number next) }
        this.data = data;
        this.next = next;
    }
    public Object getData() { return data; }
    // ...
}

8.2泛型方法的擦除

　　泛型方法的擦除与泛型类型的擦除方法相同，如上述例子中getData方法的擦除所示。

8.3类型擦除以及桥接方法的影响

　　有些类型的擦除会产生你可能难以预料的情况，

　　当编译一个继承一个类型参数化的父类的类或者是接口时，编译器可能需要生成一个方法，叫做桥接方法，这也是类型擦除中的一个过程，可能在stack trace中显示。

　　两个继承关系的类声明如下：

//泛型声明
public class Node<T> {
    public T data;
    public Node(T data) { this.data = data; }
    public void setData(T data) {
        System.out.println("Node.setData");
        this.data = data;
    }
}
//继承上述类型参数化的类
public class MyNode extends Node<Integer> {
    public MyNode(Integer data) { super(data); }
    public void setData(Integer data) {
        System.out.println("MyNode.setData");
        super.setData(data);
    }
}

经编译器类擦除：

public class Node {
    public Object data;
    public Node(Object data) { this.data = data; }
    public void setData(Object data) {
        System.out.println("Node.setData");
        this.data = data;
    }
}
public class MyNode extends Node {
    public MyNode(Integer data) { super(data); }
    public void setData(Integer data) {
        System.out.println("MyNode.setData");
        super.setData(data);
    }
    // 由编译器生成的桥接方法
    public void setData(Object data) {
        setData((Integer) data);
    }
}

子类MyNode继承了setData方法签名与父类中的方法不同，为保证继承的特征，所以产生了一个桥接方法。

8.4 不可具体化类型

　　可具体化的类型是指类型信息在运行时可以获得的类型，包扩基本类型，非泛型，原始类型以及无限制通配符的调用。

　　不可具体化的类型是指在编译时被类型擦除移除信息的类型，是为定义为无限制通配符的泛型的调用。在运行时，无法获得不可具体化的类型的全部信息。比如List<String>和List<Number>都是不可具体化的类型，Java虚拟机在运行时无法区分这些类型。

　　当一个参数化的变量引用一个不是该参数化类型的对象时，就会发生堆污染，这种情况一般发生在编译时引起unchecked警告的操作中，unchecked警告可以在编译时或者运行时产生，对于参数化的类型的操作的正确性无法验证时。在原始类型和参数化的类型混用时比较容易产生堆污染。

　　一般情况下，所有的代码同时编译时会产生unchecked警告以告知可能的堆污染，而分部分编译代码时比较难发现可能潜在的堆污染。

　　含有不可具体化类型的可变变量的方法，容易产生堆污染，如：

public class ArrayBuilder {

  public static <T> void addToList (List<T> listArg, T... elements) {
    for (T x : elements) {
      listArg.add(x);
    }
  }
  public static void faultyMethod(List<String>... l) {
    Object[] objectArray = l;     // Valid
    objectArray[0] = Arrays.asList(42);
    String s = l[0].get(0);    // 运行时将会抛出类转化异常
  }
}

　　注意java中不允许创建参数化的类型的数组，编译器首先将第一个方法中的elements变量转换成数组T[]，再经类型擦除，elements又变成Object[] ，因此可能会导致堆污染。

　　第二个方法中，经类擦除，l会转化成List[]，List[]是Object[]的子类型，方法中的一二句不会有问题，第三句运行时就会抛出异常。

　　声明一个含有参数化类型的参数的可变变量的方法时，编译器会产生unchecked警告，可以在非构造器的方法上声明@SafeVarargs注释，以消除警告信息，也可以使用@SuppressWarnings({"unchecked", "varargs"}) 注释，不过该注释只会消除定义方法产生的警告，而不会消除调用方法产生的警告信息。

8.5 泛型的限制

　　要高效地使用泛型，还要考虑到如下限制：

　　8.5.1 不能使用基本数据类型去实例化一个泛型。

　　例如：

class Pair<K, V> {

    // ...
}
//一下语句将会编译出错
Pair<int, char> p = new Pair<>(8, 'a');
//要使用基本数据类型的封装类型，注意实参是进行了自动转化的
Pair<Integer, Character> p = new Pair<>(8, 'a');

　　8.5.2 不能创建一个类型参数的实例

public static <E> void append(List<E> list) {
    E elem = new E();  // 编译时错误
    list.add(elem);
}
//上述方法的声明将编译出错
//不过 可以通过Class<E>的方法newInstance创建对象
public static <E> void append(List<E> list, Class<E> cls) throws Exception {
    E elem = cls.newInstance();   // OK
    list.add(elem);
} 

　　8.5.3 不能声明类型为类型参数的静态字段

　　一个类的静态字段是其所有非静态的对象共有的类级的变量，所以类型为类型参数的静态字段是不允许出现的。

　　8.5.4 不能对类型参数使用转化（cast）和instanceof操作符

　　因为在编译时，java编译器会擦除所有的泛型代码中的类型参数，所以在运行时无法验证某个泛型使用了哪个类型参数。

public static <E> void rtti(List<E> list) {
    if (list instanceof ArrayList<Integer>) {  //此处编译出错
        // ...
    }
}

　因为运行时不会跟踪泛型的类型参数，所以运行时无法区分ArrayList<Integer>和ArrayList<String>，不过使用无限制通配符可以使用instanceof操作符：

public static void rtti(List<?> list) {
    if (list instanceof ArrayList<?>) {  // OK; instanceof requires a reifiable type
        // ...
    }
}

　　这里最多的也就是验证list变量是否属于ArrayList类型。

　　一般情况下，除了使用无限制通配符，你不能对一个参数化类型进行类转化：

List<Integer> li = new ArrayList<>();
List<Number>  ln = (List<Number>) li;  // 编译出错
//然而有时候编译器判断类型参数合法时，就会允许进行转化，如下所示：

List<String> l1 = ...;
ArrayList<String> l2 = (ArrayList<String>)l1;  // OK 

　　8.5.5 不能创建参数化类型的数组　

List<Integer>[] arrayOfLists = new List<Integer>[2];  // 编译出错

　　8.5.6 不能创建，捕获或者抛出参数化类型的对象

　　泛型类不能直接或间接竭诚Throwable类，否则将编译不通过。

　　方法中不能捕获一个类型参数：

public static <T extends Exception, J> void execute(List<J> jobs) {
    try {
        for (J job : jobs)
            // ...
    } catch (T e) {   // 编译将出错
        // ...
    }
}

　　然而，类型参数可用于throws语句中，如：

class Parser<T extends Exception> {
    public void parse(File file) throws T {     // OK
        // ...
    }
}

　　8.5.7 不能重载参数类型经类型擦除后的原始类型相同的方法

　　因为编译器会对类型参数进行擦除，所以：

//以下类声明将编译出错
public class Example {
    public void print(Set<String> strSet) { }
    public void print(Set<Integer> intSet) { }
}

　　上述进行类型擦除以后，两种方法的签名将相同，其参数类型都为Set ，所以编译无法通过。