泛型常用特點(diǎn)

首先，Java有泛型這一個(gè)概念，初衷是為了保證在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤能提早放到編譯時(shí)檢查。

1）Java泛型

開發(fā)人員在使用泛型的時(shí)候，很容易根據(jù)自己的直覺而犯一些錯(cuò)誤。比如一個(gè)方法如果接收List<Object>作為形式參數(shù)，那么如果嘗試將一個(gè)List<String>的對(duì)象作為實(shí)際參數(shù)傳進(jìn)去，卻發(fā)現(xiàn)無法通過編譯。雖然從直覺上來說，Object是String的父類，這種類型轉(zhuǎn)換應(yīng)該是合理的。但是實(shí)際上這會(huì)產(chǎn)生隱含的類型轉(zhuǎn)換問題，因此編譯器直接就禁止這樣的行為。

2）實(shí)現(xiàn)方式：類型擦除

Java中的泛型基本上都是在編譯器這個(gè)層次來實(shí)現(xiàn)的，在生成的Java字節(jié)代碼中是不包含泛型中的類型信息的。

使用泛型的時(shí)候加上的類型參數(shù)，會(huì)被編譯器在編譯的時(shí)候去掉，這個(gè)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，在編譯之后都會(huì)變成List。JVM看到的只是List，而由泛型附加的類型信息對(duì)JVM來說是不可見的。Java編譯器會(huì)在編譯時(shí)盡可能的發(fā)現(xiàn)可能出錯(cuò)的地方，但是仍然無法避免在運(yùn)行時(shí)刻出現(xiàn)類型轉(zhuǎn)換異常的情況。

很多泛型的奇怪特性都與這個(gè)類型擦除的存在有關(guān)，包括：

  1. 泛型類并沒有自己獨(dú)有的Class類對(duì)象。比如并不存在List<String>.class或是List<Integer>.class，而只有List.class。

  2. 靜態(tài)變量是被泛型類的所有實(shí)例所共享的。對(duì)于聲明為MyClass<T>的類，訪問其中的靜態(tài)變量的方法仍然是 MyClass.myStaticVar。不管是通過new MyClass<String>還是new MyClass<Integer>創(chuàng)建的對(duì)象，都是共享一個(gè)靜態(tài)變量。

  3. 泛型的類型參數(shù)不能用在Java異常處理的catch語句中。因?yàn)楫惓Ｌ幚硎怯蒍VM在運(yùn)行時(shí)刻來進(jìn)行的。由于類型信息被擦除，JVM是無法區(qū)分兩個(gè)異常類型MyException<String>和MyException<Integer>的。對(duì)于JVM來說，它們都是 MyException類型的。也就無法執(zhí)行與異常對(duì)應(yīng)的catch語句。

類型擦除的基本過程也比較簡(jiǎn)單，首先是找到用來替換類型參數(shù)的具體類。這個(gè)具體類一般是Object。如果指定了類型參數(shù)的上界的話，則使用這個(gè)上界。把代碼中的類型參數(shù)都替換成具體的類。同時(shí)去掉出現(xiàn)的類型聲明，即去掉<>的內(nèi)容。比如T get()方法聲明就變成了Object get()；List<String>就變成了List。接下來就可能需要生成一些橋接方法（bridge method）。這是由于擦除了類型之后的類可能缺少某些必須的方法。比如考慮下面的代碼：

  class MyString implements Comparable<String> {
      public int compareTo(String str) {        
          return 0;    
      }
  }

當(dāng)類型信息被擦除之后，上述類的聲明變成了
class MyString implements Comparable
但是這樣的話，類MyString就會(huì)有編譯錯(cuò)誤，因?yàn)闆]有實(shí)現(xiàn)接口Comparable聲明的int compareTo(Object)方法。這個(gè)時(shí)候就由編譯器來動(dòng)態(tài)生成這個(gè)方法。

3）泛型的檢測(cè)：不符合泛型T的檢測(cè)

在進(jìn)行編譯之前就對(duì)所有泛型進(jìn)行檢測(cè)，加入類型檢測(cè)和轉(zhuǎn)換的指令，比如返回泛型的結(jié)果實(shí)際上返回的是擦出后的類型，而虛擬機(jī)會(huì)多加一個(gè)類型轉(zhuǎn)換的指令。

4）需要泛型之間的類型轉(zhuǎn)換怎么做？通配符？與PECS

  1. 如果你是想遍歷collection，并對(duì)每一項(xiàng)元素操作時(shí)，此時(shí)這個(gè)集合時(shí)生產(chǎn)者（生產(chǎn)元素），應(yīng)該使用 Collection<? extends E>，因?yàn)橄鄬?duì)于你泛型E，能放進(jìn)E中的（把Collection中的元素放入E類型中） ，應(yīng)該是E的子類型。

  2. 如果你是想添加元素到collection中去，那么此時(shí)集合時(shí)消費(fèi)者（消費(fèi)元素）應(yīng)該使用Collection<? super E>，同理，你要將E類的元素放入Collection中去，那么Collection應(yīng)該存放的是E的父類型。

5）泛型與多態(tài)的沖突

現(xiàn)在有這樣一個(gè)泛型類：

class Pair<T> {
    private T value;
    public T getValue() {
        return value;
    }
    public void setValue(T value) {
        this.value = value;
    }
}

然后我們想要一個(gè)子類繼承它


class DateInter extends Pair<Date> {
    @Override
    public void setValue(Date value) {
        super.setValue(value);
    }
    @Override
    public Date getValue() {
        return super.getValue();
    }

在這個(gè)子類中，我們?cè)O(shè)定父類的泛型類型為Pair<Date>，在子類中，我們覆蓋了父類的兩個(gè)方法，我們的原意是這樣的：
將父類的泛型類型限定為Date，那么父類里面的兩個(gè)方法的參數(shù)都為Date類型：

public Date getValue() {
        return value;
    }
    public void setValue(Date value) {
        this.value = value;
    }

所以，我們?cè)谧宇愔兄貙戇@兩個(gè)方法一點(diǎn)問題也沒有，實(shí)際上，從他們的@Override標(biāo)簽中也可以看到，一點(diǎn)問題也沒有，實(shí)際上是這樣的嗎？

分析：

實(shí)際上，類型擦除后，父類的的泛型類型全部變?yōu)榱嗽碱愋蚈bject，所以父類編譯之后會(huì)變成下面的樣子：

class Pair {
    private Object value;
    public Object getValue() {
        return value;
    }
    public void setValue(Object  value) {
        this.value = value;
    }
}

再看子類的兩個(gè)重寫的方法的類型：

@Override
    public void setValue(Date value) {
        super.setValue(value);
    }
    @Override
    public Date getValue() {
        return super.getValue();
    }

先來分析setValue方法，父類的類型是Object，而子類的類型是Date，參數(shù)類型不一樣，這如果實(shí)在普通的繼承關(guān)系中，根本就不會(huì)是重寫，而是重載。
我們?cè)谝粋€(gè)main方法測(cè)試一下：

public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
        DateInter dateInter=new DateInter();
        dateInter.setValue(new Date());                
        dateInter.setValue(new Object());//編譯錯(cuò)誤
 }

如果是重載，那么子類中兩個(gè)setValue方法，一個(gè)是參數(shù)Object類型，一個(gè)是Date類型，可是我們發(fā)現(xiàn)，根本就沒有這樣的一個(gè)子類繼承自父類的Object類型參數(shù)的方法。所以說，卻是是重寫了，而不是重載了。

為什么會(huì)這樣呢？

原因是這樣的，我們傳入父類的泛型類型是Date，Pair<Date>，我們的本意是將泛型類變?yōu)槿缦拢?/p> 

class Pair {
    private Date value;
    public Date getValue() {
        return value;
    }
    public void setValue(Date value) {
        this.value = value;
    }
}

然后再子類中重寫參數(shù)類型為Date的那兩個(gè)方法，實(shí)現(xiàn)繼承中的多態(tài)。
可是由于種種原因，虛擬機(jī)并不能將泛型類型變?yōu)镈ate，只能將類型擦除掉，變?yōu)樵碱愋蚈bject。這樣，我們的本意是進(jìn)行重寫，實(shí)現(xiàn)多態(tài)?？墒穷愋筒脸?，只能變?yōu)榱酥剌d。這樣，類型擦除就和多態(tài)有了沖突。JVM知道你的本意嗎？知道?。?！可是它能直接實(shí)現(xiàn)嗎，不能?。?！如果真的不能的話，那我們?cè)趺慈ブ貙懳覀兿胍腄ate類型參數(shù)的方法啊。

于是JVM采用了一個(gè)特殊的方法，來完成這項(xiàng)功能，那就是橋方法。

首先，我們用javap -c className的方式反編譯下DateInter子類的字節(jié)碼，結(jié)果如下：

class com.tao.test.DateInter extends com.tao.test.Pair<java.util.Date> {
  com.tao.test.DateInter();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #8                  // Method com/tao/test/Pair."<init>"
:()V
       4: return
 
  public void setValue(java.util.Date);  //我們重寫的setValue方法
    Code:
       0: aload_0
       1: aload_1
       2: invokespecial #16                 // Method com/tao/test/Pair.setValue
:(Ljava/lang/Object;)V
       5: return
 
  public java.util.Date getValue();    //我們重寫的getValue方法
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #23                 // Method com/tao/test/Pair.getValue
:()Ljava/lang/Object;
       4: checkcast     #26                 // class java/util/Date
       7: areturn
 
  public java.lang.Object getValue();     //編譯時(shí)由編譯器生成的巧方法
    Code:
       0: aload_0
       1: invokevirtual #28                 // Method getValue:()Ljava/util/Date 去調(diào)用我們重寫的getValue方法
;
       4: areturn
 
  public void setValue(java.lang.Object);   //編譯時(shí)由編譯器生成的巧方法
    Code:
       0: aload_0
       1: aload_1
       2: checkcast     #26                 // class java/util/Date
       5: invokevirtual #30                 // Method setValue:(Ljava/util/Date;   去調(diào)用我們重寫的setValue方法
)V
       8: return
}

從編譯的結(jié)果來看，我們本意重寫setValue和getValue方法的子類，竟然有4個(gè)方法，其實(shí)不用驚奇，最后的兩個(gè)方法，就是編譯器自己生成的橋方法。可以看到橋方法的參數(shù)類型都是Object，也就是說，子類中真正覆蓋父類兩個(gè)方法的就是這兩個(gè)我們看不到的橋方法。而打在我們自己定義的setvalue和getValue方法上面的@Oveerride只不過是假象。而橋方法的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，就只是去調(diào)用我們自己重寫的那兩個(gè)方法。
所以，虛擬機(jī)巧妙的使用了巧方法，來解決了類型擦除和多態(tài)的沖突。

不過，要提到一點(diǎn)，這里面的setValue和getValue這兩個(gè)橋方法的意義又有不同。

setValue方法是為了解決類型擦除與多態(tài)之間的沖突。

而getValue卻有普遍的意義，怎么說呢，如果這是一個(gè)普通的繼承關(guān)系：

那么父類的setValue方法如下：

public Object getValue() {
        return super.getValue();
    }

而子類重寫的方法是：

public Date getValue() {
        return super.getValue();
    }

其實(shí)這在普通的類繼承中也是普遍存在的重寫，這就是協(xié)變。
關(guān)于協(xié)變：。。。。。。

并且，還有一點(diǎn)也許會(huì)有疑問，子類中的巧方法 Object getValue()和Date getValue()是同 時(shí)存在的，可是如果是常規(guī)的兩個(gè)方法，他們的方法簽名是一樣的，也就是說虛擬機(jī)根本不能分別這兩個(gè)方法。如果是我們自己編寫Java代碼，這樣的代碼是無法通過編譯器的檢查的，但是虛擬機(jī)卻是允許這樣做的，因?yàn)樘摂M機(jī)通過參數(shù)類型和返回類型來確定一個(gè)方法，所以編譯器為了實(shí)現(xiàn)泛型的多態(tài)允許自己做這個(gè)看起來“不合法”的事情，然后交給虛擬器去區(qū)別。

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