Java泛型的實現原理（轉）

由於前一段時間發現公司有些代碼重復性很大，可以使用泛型方法簡化，所以向領導提出，領導就讓我整理了一下關於泛型的只是分享給大家。

一、Java泛型介紹

 

    泛型是Java 1.5的新特性，泛型的本質是參數化類型，也就是說所操作的數據類型被指定為一個參數。這種參數類型可以用在類、接口和方法的創建中，分別稱為泛型類、泛型接口、泛型方法。

 

       Java泛型被引入的好處是安全簡單。

 

    在Java SE 1.5之前，沒有泛型的情況的下，通過對類型Object的引用來實現參數的“任意化”，“任意化”帶來的缺點是要做顯式的強制類型轉換，而這種轉換是要求開發者對實際參數類型可以預知的情況下進行的。對於強制類型轉換錯誤的情況，編譯器可能不提示錯誤，在運行的時候才出現異常，這是一個安全隱患。

 

    泛型的好處是在編譯的時候檢查類型安全，並且所有的強制轉換都是自動和隱式的，提高代碼的重用率。

 

    泛型在使用中還有一些規則和限制：

 

1、泛型的類型參數只能是類類型（包括自定義類），不能是簡單類型。

 

2、同一種泛型可以對應多個版本（因為參數類型是不確定的），不同版本的泛型類實例是不兼容的。

 

3、泛型的類型參數可以有多個。

 

4、泛型的參數類型可以使用extends語句，例如。習慣上成為“有界類型”。

5、泛型的參數類型還可以是通配符類型。

 

Java代碼  

1. Class<?> classType = Class.forName(java.lang.String);  

    泛型還有接口、方法等等，內容很多，需要花費一番功夫才能理解掌握並熟練應用。

二、Java泛型實現原理：類型擦出

       Java的泛型是偽泛型。在編譯期間，所有的泛型信息都會被擦除掉。正確理解泛型概念的首要前提是理解類型擦出（type erasure）。

       Java中的泛型基本上都是在編譯器這個層次來實現的。在生成的Java字節碼中是不包含泛型中的類型信息的。使用泛型的時候加上的類型參數，會在編譯器在編譯的時候去掉。這個過程就稱為類型擦除。

    如在代碼中定義的List<object>和List<String>等類型，在編譯后都會編程List。JVM看到的只是List，而由泛型附加的類型信息對JVM來說是不可見的。Java編譯器會在編譯時盡可能的發現可能出錯的地方，但是仍然無法避免在運行時刻出現類型轉換異常的情況。類型擦除也是Java的泛型實現方法與C++模版機制實現方式（后面介紹）之間的重要區別。

三、類型擦除后保留的原始類型

    原始類型（raw type）就是擦除去了泛型信息，最后在字節碼中的類型變量的真正類型。無論何時定義一個泛型類型，相應的原始類型都會被自動地提供。類型變量被擦除（crased），並使用其限定類型（無限定的變量用Object）替換。

Java代碼  

1. class Pair<T> {    
2.   private T value;    
3.   public T getValue() {    
4.     return value;    
5.   }    
6.   public void setValue(T  value) {    
7.     this.value = value;    
8.   }    
9. }    

 Pair<T>的原始類型為：

Java代碼  

1. class Pair {    
2.   private Object value;    
3.   public Object getValue() {    
4.     return value;    
5.   }    
6.   public void setValue(Object  value) {    
7.     this.value = value;    
8.   }    
9. }  

    因為在Pair<T>中，T是一個無限定的類型變量，所以用Object替換。其結果就是一個普通的類，如同泛型加入java變成語言之前已經實現的那樣。在程序中可以包含不同類型的Pair，如Pair<String>或Pair<Integer>，但是，擦除類型后它們就成為原始的Pair類型了，原始類型都是Object。

 

如果類型變量有限定，那么原始類型就用第一個邊界的類型變量來替換。

比如Pair這樣聲明：

Java代碼  

1. public class Pair<T extends Comparable& Serializable> {   

    那么原始類型就是Comparable

 

    注意：

    如果Pair這樣聲明public class Pair<T extends Serializable&Comparable> ，那么原始類型就用Serializable替換，而編譯器在必要的時要向Comparable插入強制類型轉換。為了提高效率，應該將標簽（tagging）接口（即沒有方法的接口）放在邊界限定列表的末尾。

    要區分原始類型和泛型變量的類型

    在調用泛型方法的時候，可以指定泛型，也可以不指定泛型。

    在不指定泛型的情況下，泛型變量的類型為 該方法中的幾種類型的同一個父類的最小級，直到Object。

    在指定泛型的時候，該方法中的幾種類型必須是該泛型實例類型或者其子類。

Java代碼  

1. public class Test{    
2.   public static void main(String[] args) {    
3.     /**不指定泛型的時候*/    
4.     int i=Test.add(1, 2); //這兩個參數都是Integer，所以T為Integer類型    
5.     Number f=Test.add(1, 1.2);//這兩個參數一個是Integer，以風格是Float，所以取同一父類的最小級，為Number    
6.     Object o=Test.add(1, "asd");//這兩個參數一個是Integer，以風格是Float，所以取同一父類的最小級，為Object    
7.     
8.     /**指定泛型的時候*/    
9.     int a=Test.<Integer>add(1, 2);//指定了Integer，所以只能為Integer類型或者其子類    
10.     int b=Test.<Integer>add(1, 2.2);//編譯錯誤，指定了Integer，不能為Float    
11.     Number c=Test.<Number>add(1, 2.2); //指定為Number，所以可以為Integer和Float    
12.   }    
13.   
14.   //這是一個簡單的泛型方法    
15.   public static <T> T add(T x,T y){    
16.     return y;    
17.   }    
18. }    

    其實在泛型類中，不指定泛型的時候，也差不多，只不過這個時候的泛型類型為Object，就比如ArrayList中，如果不指定泛型，那么這個ArrayList中可以放任意類型的對象。

四、C++模板實現

    雖然我不懂C++，但是我也在網上找了下C++的實現方式。

    在c++中為每個模板的實例化產生不同的類型，這一現象被稱為“模板代碼膨脹”。

比如 vector<int>， vector<char>, vector<double>, 這里總共會生成3份不同的vector代碼。