java泛型中的各種限制

java和其他語言一樣，都支持泛型，包括泛型類和泛型方法，但是java的泛型比較特殊。因為java的泛型並不是在java誕生之初就加入的，在很長的一段時間里，java是沒有泛型的，在需要泛型的地方，統統都采用協變的方式，也就是采用Object，比如ArrayList類，元素的類型就是Object。為了兼容原來的代碼，java的設計者希望在加入泛型之后，所有的泛型都可以傳給原來的對應的非泛型參數，例如，可以把ArrayList<xxx>傳給原來接收ArrayList參數的方法。為了達到這個目的，java的設計者采取了一種叫做“類型擦除”的實現方式，把泛型攔截在了編譯階段，在虛擬機中，所有的泛型參數最終的類型都會是轉換后的Object類型（如果有類型限定，則是限定后的類型，如 <T extends Super>,則泛型T在虛擬機中統一都是Super類型），然后利用協變性而兼容所有類型或限定類型參數的傳入，從而實現泛型。

比如用戶定義泛型類：

 

 class Super<T,V>{
     T a;
     public V mehod(T arv){
         a=arv;
        return a;
     }
 }

 

在經過編譯階段的類型擦除之后，虛擬機看到的Super類是這樣的：

 class Super{
     Object a;
     public Object mehod(Object arv){
         a=arv;
        return a;
     }
 }

 

而且可以看到，無論有多少個實例化后的泛型，比如Super<String,String>、Super<Interger,Double>，在虛擬機中，都只存在一個Super類。

在應用泛型類的時候，如果返回值也是泛型，那么返回的將是Object，但是很顯然，我們在使用泛型的過程中，並沒有要顯示的進行類型轉換，比如我們不需要這樣 String a=(String) super.method("hahaha"); 而是直接 String a= super.method("hahaha"); 就可以了。為什么呢？

則是因為，為了返回實現類型的自動匹配，java編譯器會在“類型擦除”的基礎上在進行“轉換插入”操作。每當使用泛型的返回值時，編譯器會制動插入類型轉換，所以原始代碼是 String a= super.method("hahaha"); ，編譯之后，虛擬機看到的卻是 String a= (String)super.method("hahaha"); ，類型轉換被“插入”了。

 

因為類型擦除后，原有的泛型方法的泛型參數都被替換成了Object，因此無法實現方法覆蓋，但實際應用中，肯定需要實現方法覆蓋從而達到多態的目的。

比如有用戶繼承了Super<T,V>這個泛型，實現了子類SubClass:Super<String,String>：

 class SubClass:Super<String,String>{
     String a;
     public String mehod(String arv){
         a=arv;
        return a;
     }
 }

因為用戶只實現了方法 public String mehod(String arv) ，而父類的method方法是 public Object mehoed(Object arv) ，因此覆蓋失敗。為了實現對method方法的覆蓋，編譯器在進行編譯時，自動插入了一個橋接方法，橋接方法形式如下：

public Object mehoed(Object arv){
    return method((String) arv);
}

橋接方法的方法簽名和返回值和父類的泛型方法 public Object mehoed(Object arv) 一致，因此可以覆蓋父類的method方法，實現了多態。通過橋接方法，還實現了對用戶定義的method方法的調用，在程序員看來，就好像 public String mehoed(String arv) 成功覆蓋了 public Object mehoed(Object arv) 一樣。

 

正因為java是以這種比較奇怪的方式實現了泛型，因此一切new T（..）或者new T[]其實都會是new Object，沒有任何意義，所以java干脆在編譯階段就禁止了這種語法，也就是說，泛型只能傳入，不能產生。

除了不能產生泛型外，其它場合泛型和具體類型無差別，泛型參數可以用於類型轉換、方法參數的類型等各種場合，比如這樣 (T)a; 也是合法的。同時我們也可以發現，泛型參數的實例化，其實只是在編譯階段傳入了類型信息，這個類型信息被用於“插入轉換”和“方法橋接”。

但是需要注意的是，很多看起來像產生泛型的語法，其實並不是真正產生泛型，比如 List<String>=new ArrayList<String>() ,這里產生的只有一個ArrayList，並且這個ArrayList的類型參數被傳入了一個String，這個String將用於ArrayList的“橋接方法”、“轉換插入”等用處。實際上，在ArrayList<>的內部，是以一個Object[ ]來存放數據的，而不是String[ ]，在你add("hahaha")的時候，這個泛型還是被傳入的。在get(0)時，這個被傳入的類型String在“轉換插入”中發揮了作用，每次調用 get(0); 都被轉換成了 (String)get(0); 。

上面說泛型在編譯階段就被“擦除”了，其實也不完全對，利用反射，仍然可以獲取泛型信息，比如泛型參數、泛型限制、通配符信息等都可以獲取到，說明在java的字節碼（即.class文件）中，泛型信息仍然存在。因此，更准確的說，是泛型經過類加載器加載到虛擬機之后，泛型比擦除了，但是泛型的信息仍然存在字節碼中，並且可以通過反射獲取到。