java教程——泛型

Posted 2021-07-17 我想月薪过万

我们在前两节讲了 泛型的基本概念 和 泛型的简单使用，这一节我们就来讲讲 泛型的实现原理。

实现原理

泛型 根据语言的不同，有着不同的实现方法。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。

例如，我们编写了一个泛型类selfMap<T>，这是编译器看到的代码：

class selfMap<T>{
    private T Key;
    private T value;

    public selfMap(T Key, T value) {
        this.Key = Key;
        this.value = value;
    }

    public T getTey() {
        return Key;
    }

    public T getValue() {
        return value;
    }
}

而虚拟机根本不知道泛型。这是虚拟机执行的代码：

class selfMap{
    private Object Key;
    private Object value;

    public selfMap(Object  Key, Object  value) {
        this.Key = Key;
        this.value = value;
    }

    public Object  getTey() {
        return Key;
    }

    public Object  getValue() {
        return value;
    }
}

现在，大家是不是能明白 “擦拭” 的含义了，即 将 T 擦拭为 Object 。

Java使用擦拭法实现泛型，导致了：

• 编译器把类型<T>视为Object；
• 编译器根据<T>实现安全的强制转型。

使用泛型的时候，我们编写的代码也是编译器看到的代码：

selfMap<String> one = new selfMap<>("name","易齐");
String value = one.getValue();
System.out.println("value ->" + value);

而虚拟机执行的代码并没有泛型：

selfMap one = new selfMap("name","易齐");
String value = （String）one.getValue();
System.out.println("value ->" + value);

所以，Java的泛型是由编译器在编译时实行的，编译器内部永远把所有类型T视为Object处理，但是，在需要转型的时候，编译器会根据T的类型自动为我们实行安全地强制转型。

局限

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：

局限二：无法取得带泛型的Class。观察以下代码：

从打印结果我们可以很直观的看到：无法取得带泛型的Class。其原因就是我们上面说的，泛型 是在编译器编译的时候实现的，到虚拟机中都是selfMap<Object>，所以，现在是不是明白了为什么打印的是一样的Class实例了。

局限三：无法判断带泛型的类型： 

局限四：不能实例化T类型：

如果你偏要实例化，也不是不可以，那我们得动用实例化第二种方法了：反射

上述代码借助Class<T>参数并通过反射来实例化T类型，使用的时候，也必须传入Class<T>。例如：

selfMap<String> stringselfMap = new selfMap<>(String.class);

因为传入了Class<String>的实例，所以我们借助String.class就可以实例化String类型。

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selfMap<String>，子类的类型是selfStringMap，可以这么继承：

class selfStringMap extends selfMap<String>{

    public selfStringMap(String key, String value) {
        super(key, value);
    }
}

使用的时候，因为子类selfStringMap并没有泛型类型，所以，正常使用即可：

selfStringMap selfStringMap = new selfStringMap("name", "易齐");

前面讲了，我们无法获取selfMap<String>的T类型，即给定一个变量selfMap<String> p，无法从p中获取到String类型。

但是，在父类是泛型类型的情况下，编译器就必须把类型T（对selfStringMap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selfStringMap只能存取String这种类型。

个人理解：因为子类又不是泛型，所以，你不能用檫试法来保存具体类型，即子类只能将具体类型存入自己的class文件中。

在继承了泛型类型的情况下，子类可以获取父类的泛型类型。例如：selfStringMap可以获取到父类的泛型类型String。获取父类的泛型类型代码比较复杂：

package test;

import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.Arrays;

public class changeData {

    public static void main(String[] args) {
        Class<selfStringMap> selfStringMapClass = selfStringMap.class;
        Type t = selfStringMapClass.getGenericSuperclass();
        if (t instanceof ParameterizedType){
            ParameterizedType pt = (ParameterizedType) t;
            Type[] types = pt.getActualTypeArguments();
            System.out.println(Arrays.toString(types));
        }
    }
}

class selfStringMap extends selfMap<String>{

    public selfStringMap(String key, String value) {
        super(key, value);
    }
}

class selfMap<T> extends Object{
    private T Key;
    private T value;

    public selfMap(T key,T value) {
        this.Key = key;
        this.value = value;
    }

    public T getTey() {
        return Key;
    }

    public T getValue() {
        return value;
    }
}

因为Java引入了泛型，所以，只用Class来标识类型已经不够了。实际上，Java的类型系统结构如下：

                      ┌────┐
                      │Type│
                      └────┘
                         ▲
                         │
   ┌────────────┬────────┴─────────┬───────────────┐
   │            │                  │               │
┌─────┐┌─────────────────┐┌────────────────┐┌────────────┐
│Class││ParameterizedType││GenericArrayType││WildcardType│
└─────┘└─────────────────┘└────────────────┘└────────────┘

小结

Java的泛型是采用擦拭法实现的；

擦拭法决定了泛型<T>：

• 不能是基本类型，例如：int；
• 不能获取带泛型类型的Class，例如：Pair<String>.class；
• 不能判断带泛型类型的类型，例如：x instanceof Pair<String>；
• 不能实例化T类型，例如：new T()。

泛型方法要防止重复定义方法，例如：public boolean equals(T obj)；

子类可以获取父类的泛型类型<T>。

下一节：java教程——泛型（四）