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Java泛型

Java泛型 类型擦除

正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦除(type erasure)。Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的Java字节代码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数,会被编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。如在代码中定义的List<Object>List<String>等类型,在编译之后都会变成List。JVM看到的只是List,而由泛型附加的类型信息对JVM来说是不可见的。Java编译器会在编译时尽可能的发现可能出错的地方,但是仍然无法避免在运行时刻出现类型转换异常的情况。

Java泛型特性

  • 泛型类并没有自己独有的Class类对象。比如并不存在List<String>.class或是List<Integer>.class,而只有List.class

  • 静态变量是被泛型类的所有实例所共享的。对于声明为MyClass<T>的类,访问其中的静态变量的方法仍然是 MyClass.myStaticVar。不管是通过new MyClass<String>还是new MyClass<Integer>创建的对象,都是共享一个静态变量。

  • 泛型的类型参数不能用在Java异常处理的catch语句中。因为异常处理是由JVM在运行时刻来进行的。由于类型信息被擦除,JVM是无法区分两个异常类型MyException<String>MyException<Integer>的。对于JVM来说,它们都是 MyException类型的。也就无法执行与异常对应的catch语句。

    不允许创建参数化类型数组

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    Pair<String>[] table = new Pair<String>[10];  // Error

    擦除之后,table的类型是Pair[]。可以把它转换为Object[]:Object[] objarray = table;

    数组会记住它的元素类型,如果试图存储其他类型的元素,就会抛出一个ArrayStoreException异常:objarray[0] = "hello"; // Error--component tye is Pair

    不过对于泛型类型, 擦除会使这种机制无效。

    objarray[0] = new Pair<Employee>()能够通过数组存储检查,不过仍会导致一个类型错误。

    处于安全考虑呢,Java不允许创建参数化类型的数组。

Java泛型与C++模板 差异之处

“泛型编程”这个概念最早就是来源于C++当初设计STL时所引入的模板(Template),而为什么要引入模板呢,因为STL要完成这样一个目标:设计一套通用的,不依赖类型的,高效的的算法(例如std::sort)和数据结构(例如std::list)。关于通用性,运行时多态(Polymorphism)可以做到(例如很多高级语言的继承(Inheritance)机制,接口(Interface)机制),但是C++作为一门相对底层的语言,对运行效率的要求是很严格的,而运行时多态会影响效率(例如成员函数只有在运行时才知道调用哪个),所以设计STL的人就创造了一种编译时多态技术,即模板。

那什么又是编译时多态呢,简单点说就是让编译器帮我确定类型,我写程序时只要标记下这里我要用“某种类型”的对象,至于具体是什么类型我不关心,你编译器帮我确定,编译完成后在运行时绝对是类型确定的,这样就大大提高了运行效率,反之对编译就增加了很多工作,而且生成的目标代码也会大大增加。所以对C++来说,所谓“泛型(Generics)”,并不是说编译器不知道类型,而是针对程序员来说的,这也正是通用性的体现。

在 C++ 模板中,编译器使用提供的类型参数来扩充模板,因此,为 List<A> 生成的 C++ 代码不同于为 List<B> 生成的代码,List<A>List<B> 实际上是两个不同的类。而 Java 中的泛型则以不同的方式实现,编译器仅仅对这些类型参数进行擦除和替换。类型 ArrayList<Integer>ArrayList<String> 的对象共享相同的类,并且只存在一个 ArrayList

References:

  1. Java核心技术
  2. Java泛型:类型檫除、模板和泛型传递