java類型擦除知多少

文章目錄

• ​​何為類型擦除​​
• ​​一探究竟​​
• ​​類型擦除規則​​

介紹類型擦除之前先看看以下代碼：

public static void genericRemove() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);

        Method addMethod = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
        addMethod.invoke(list , "ff");
    }      

你覺得會執行成功嗎？

答案是會的。可能你會有疑問，list不是通過泛型限制成Integer類型了嗎，怎麼會執行成功呢。

泛型是在編譯期對類型進行安全檢查的，上面是通過反射設值，反射是在運作期起作用的，這就引出了類型擦除的概念了。

何為類型擦除

很多文章在提到類型擦除的時候說的都是泛型擦除，官網用的是Type Erasure直譯就是類型擦除。

在程式設計語言中，類型擦除是加載時過程，在程式運作時執行之前，通過該過程從程式中删除顯式類型注釋。 不需要程式伴随類型的操作語義稱為類型擦除語義，與類型傳遞語義形成對比。賦予類型擦除語義的可能性是一種抽象原則，確定程式的運作時執行不依賴于類型資訊。----維基百科

泛型被引入 Java 語言以在編譯時提供更嚴格的類型檢查并支援泛型程式設計。為了實作泛型，Java 編譯器将類型擦除應用于：

• 如果類型參數是無界的，則将泛型類型中的所有類型參數替換為其邊界或Object 。是以，生成的位元組碼隻包含普通的類、接口和方法。
• 必要時插入類型轉換以保持類型安全。
• 生成橋方法以保留擴充泛型類型中的多态性。

類型擦除確定不會為參數化類型建立新類；是以，泛型不會産生運作時開銷。

通俗的來說就是JVM不知道泛型的存在，在編譯成.class檔案後會把限定的泛型替換成object類或者是邊界類(比如父類、或者是幾個泛型共有的一個父類)。泛型是 jdk 1.5 出現的，為了相容jdk1.5之前的版本就搞了個類型擦除。

一探究竟

下面通過位元組碼的形式檢視類型擦除。

先定義一個泛型類，GenericClass

GenericClass.java

public class GenericClass<T> {

    private T data;

    public T getData() {
        return data;
    }

    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }
}      

再建立一個測試類：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException {
        GenericClass<String> stringGenericClass = new GenericClass<>();
        stringGenericClass.setData("泛型類data");
        System.out.println(stringGenericClass.getData());

    }
}      

檢視位元組碼：

Compiled from "Test.java"
public class generic.Test {
  public generic.Test();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]) throws java.lang.reflect.InvocationTargetException, java.lang.IllegalAccessException, java.lang.NoSuchMethodException;
    Code:
       0: new           #2                  // class generic/GenericClass
       3: dup
       4: invokespecial #3                  // Method generic/GenericClass."<init>":()V
       7: astore_1
       8: aload_1
       9: ldc           #4                  // String 泛型類data
      11: invokevirtual #5                  // Method generic/GenericClass.setData:(Ljava/lang/Object;)V
      14: getstatic     #6                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      17: aload_1
      18: invokevirtual #7                  // Method generic/GenericClass.getData:()Ljava/lang/Object;
      21: checkcast     #8                  // class java/lang/String
      24: invokevirtual #9                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      27: return
}      

按理說GenericClass使用泛型限定類型為String，它的getter/setter方法應該是下面這個樣子的

public String getData() {
        return data;
}

public void setData(String data) {
        this.data = data;
}      

但是通過位元組碼

第11行Method generic/GenericClass.setData:(Ljava/lang/Object;)V

第18行Method generic/GenericClass.getData:()Ljava/lang/Object;

可以看到GenericClass的getter/setter方法變成了下面這個樣子，JVM對泛型進行類型擦除，把String替換成了Object。

public Object getData() {
        return data;
}

public void setData(Object data) {
        this.data = data;
}      

類型擦除規則

在類型擦除過程中，Java 編譯器擦除所有類型參數，如果類型參數是有界的，則将每個類型參數替換為其第一個邊界，如果類型參數是無界的，則将其替換為Object。

以下給出三個栗子來解釋這句話。

1. 類型參數是無界的

   還拿GenericClass< T>來說，類型T沒有顯示的繼承或者實作任何接口或者類，那麼在進行類型擦除的時候就會把T替換成Object類型。

2. 類型參數有界

   将GenericClass修改為如下形式：

public class GenericClass<T extends Number> {

    private T data;
    private GenericClass<T> next;
    //省略getter方法
    public void setNext(GenericClass<T> next) {
        this.next = next;
    }
    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }
}      

測試類：

public class Test {

    public static void main(String[] args)  {
        GenericClass<Integer> stringGenericClass = new GenericClass<>();
        stringGenericClass.setData(1);
        stringGenericClass.setNext(new GenericClass<>());
        System.out.println(stringGenericClass.getData());
    }
}      

再次檢視位元組碼：

Compiled from "Test.java"
public class generic.Test {
  public generic.Test();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: new           #2                  // class generic/GenericClass
       3: dup
       4: invokespecial #3                  // Method generic/GenericClass."<init>":()V
       7: astore_1
       8: aload_1
       9: iconst_1
      10: invokestatic  #4                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      13: invokevirtual #5                  // Method generic/GenericClass.setData:(Ljava/lang/Number;)V
      16: aload_1
      17: new           #2                  // class generic/GenericClass
      20: dup
      21: invokespecial #3                  // Method generic/GenericClass."<init>":()V
      24: invokevirtual #6                  // Method generic/GenericClass.setNext:(Lgeneric/GenericClass;)V
      27: getstatic     #7                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      30: aload_1
      31: invokevirtual #8                  // Method generic/GenericClass.getData:()Ljava/lang/Number;
      34: invokevirtual #9                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
      37: return
}      

從位元組碼可以看到

Method generic/GenericClass.setNext:(Lgeneric/GenericClass;)V

Method generic/GenericClass.setData:(Ljava/lang/Number;)V

T 被限定為隻能是Number的子類，是以在類型擦除的時候data屬性的類型被替換成了Number類型。

能力一般，水準有限，如有錯誤，請多指出。