泛型實作參數化類型的概念,使代碼可以應用于多種類型,解除類或方法與所使用的類型之間的限制。在JDK 1.5開始引入了泛型,但Java實作泛型的方式與C++或C#差異很大。在平常寫代碼用到泛型時,仿佛一切都來得如此理所當然。但其實Java泛型還是有挺多tricky的東西的,編譯器在背後為我們做了很多事。下面我們來看看有關Java泛型容易忽視的點。
泛型不支援協變
什麼是協變?舉個例子。
class Fruit{}
class Apple extends Fruit{}
Fruit[] fruit = new Apple[10]; // OK123123
子類數組可以賦給父類數組的引用。但泛型是不支援這種協變的。
ArrayList<Fruit> flist = new ArrayList<Apple>(); // 無法通過編譯11
但我們可以使用通配符來解決
ArrayList<? extends Fruit> flist = new ArrayList<Apple>();// 使用通配符解決協變問題11
通配符
上界通配符
List<? extends Fruit> flist = Arrays.asList(new Apple());
Apple a = (Apple)flist.get(0); // No warning
flist.contains(new Apple()); // Argument is ‘Object’
flist.indexOf(new Apple()); // Argument is ‘Object’
//flist.add(new Apple()); 無法編譯1234512345
List<? extends Fruit>
表示某種特定類型 ( Fruit 或者其子類 ) 的 List,但是編譯器并不關心(不知道)這個實際的具體類型到底是什麼。值得注意的是,這并不意味着這個List可以持有Fruit的任意類型!
由于List的具體類型是并不确定的,而且Java泛型是不支援協變的,是以帶有泛型類型參數的方法都無法正常調用。比如
add(T item);
,即使是傳Object也無法通過編譯。
但對于傳回類型是泛型的方法,比如
T get(int index);
,傳回值類型與上界類型一樣。如上面示例代碼調用的
flist.get(0)
傳回值就是Fruit類型的。
下界通配符
static void add(List<? super Apple> list) {
// list.add(new Fruit()); // 無法編譯
Object object = list.get(0);// pass
}12341234
代碼中的
List<? super Apple> list
表明list持有的類型是Apple的父類類型,但與上界通配符類似,這并不意味list可以持有Apple任意的子類類型的對象,編譯器并不知道list具體的類型是什麼。是以,
list.add(new Fruit());
就不能編譯了。
×××通配符
List<?> list
表示
list
是持有某種特定類型的 List,但是不知道具體是哪種類型。而單獨的
List list
,也就是沒有傳入泛型參數,表示這個 list 持有的元素的類型是
Object
。
所有泛型資訊都被擦除了嗎
所謂的擦除,僅僅是對方法的Code屬性中的位元組碼(也就是方法内的邏輯代碼)進行擦除,實際上中繼資料(類和接口的聲明,類字段的聲明)中還是保留了泛型資訊。
引用R大的話就是:
位于聲明一側的,源碼裡寫了什麼到運作時就能看到什麼;
位于使用一側的,源碼裡寫什麼到運作時都沒了。
public class GenericClass<T> { // 1
private List<T> list; // 2
private Map<String, T> map; // 3
public <U> U genericMethod(Map<T, U> m) { // 4
List<String> list = new ArrayList<>(); // 5
return null;
}
} 1234567812345678
上面的代碼中,注釋1到注釋4的T和U是保留在Class檔案當中的,源碼是什麼,那麼通過反射擷取得到的就是什麼。也就是說,在運作時,是無法擷取到具體的T和U是什麼類型的。
但運作時,在方法内部的局部變量的泛型資訊是被全部擦除的。如上的注釋5中的list的具體類型是無法在運作時擷取到的。
真的無法擷取到泛型類型嗎
當時今日頭條的面試官問過我這個問題,我當時對泛型的認識比較淺薄,以為編譯器會将所有的泛型資訊擦除,那麼運作時也就無能擷取到具體的泛型類型了。但其實并不是這樣,如上面介紹到,JDK1.5之後,Class的格式有變化,編譯器會将聲明的類,接口,方法的泛型資訊保留到位元組碼當中。那麼通過反射,這些資訊還是可以擷取到的。但要擷取到具體的泛型類型,一般也隻能擷取到繼承父類所使用的泛型類型。
比如:
public class SubClass extends Base<String> { }11
那麼Base所綁定的泛型類型可以被擷取到的。對SubClass.class調用
getGenericSuperclass
可以擷取到T所綁定的類型。
Type type = SubClass.class.getGenericSuperclass();
Type targ = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments()[0];
System.out.println(type); // SubClass<java.lang.String>
System.out.println(targ); // class java.lang.String12341234
具體的用法可以參考Gson和Guice的源碼:
- https://github.com/google/guice/blob/abc78c361d9018da211690b673accb580a52abf2/core/src/com/google/inject/TypeLiteral.java#L94
- https://github.com/google/gson/blob/master/gson/src/main/java/com/google/gson/internal/%24Gson%24Types.java
橋方法
為了使Java的泛型方法生成的位元組碼與1.5以前的位元組碼相相容,由編譯期自己生成的方法。顧名思義,橋方法是一座橋,溝通着泛型與多态。
可以通過
Method.isBridge()
方法來判斷一個方法是否是橋接方法,在位元組碼中橋接方法會被标記為
ACC_BRIDGE
和
ACC_SYNTHETIC
public class Fruit<T> {
T value;
public T getValue() {
return value;
}
}
public class Apple extends Fruit<String> {
@Override
public String getValue() {
return "foo was call";
}
}123456789101112123456789101112
反編譯生成的位元組碼:
public class Apple extends Fruit<java.lang.String> {
public Apple();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method Fruit."<init>":()V
4: return
public java.lang.String getValue();
Code:
0: ldc #2 // String calling
2: areturn
public java.lang.Object getValue();
Code:
0: aload_0
1: invokevirtual #3 // Method getValue:()Ljava/lang/String;
4: areturn
}123456789101112131415161718123456789101112131415161718
編譯器為我們自動生成了有一個橋方法,這個橋方法傳回類型為Object,内部調用了我們自定義的另一個getValue方法。