类型擦除:

泛型被引入Java语言,以便在编译时提供更严格的类型检查,并支持通用编程。为了实现泛型,Java编译器将类型擦除应用于:

  1. 如果类型参数是无界的,则使用其边界替换通用类型中的所有类型参数或Object。因此,生成的字节码仅包含普通类,接口和方法。 (也就是说,物理上根本不存在泛型类、接口、方法)
  2. 如有必要,插入类型转换以保护类型安全。
  3. 生成桥接方法以保留扩展泛型类型中的多态。

类型擦除确保不会为参数化类型创建新类;因此,泛型不会导致运行时开销。

擦除通用类型

在类型擦除过程中,如果类型参数是有界的,则Java编译器将擦除所有类型参数,并将其替换为其第一个绑定,如果类型参数无界,则将替换为Object。 考虑以下通用类,表示单链表中的节点:

ublic class Node<T> {

    private T data;
    private Node<T> next;

    public Node(T data, Node<T> next) }
        this.data = data;
        this.next = next;
    }

    public T getData() { return data; }
    // ...
}

因为类型参数T是无界的,所以Java编译器用Object替换它:

public class Node {

    private Object data;
    private Node next;

    public Node(Object data, Node next) {
        this.data = data;
        this.next = next;
    }

    public Object getData() { return data; }
    // ...
}

在以下示例中,通用Node类使用有界类型参数:

public class Node<T extends Comparable<T>> {

    private T data;
    private Node<T> next;

    public Node(T data, Node<T> next) {
        this.data = data;
        this.next = next;
    }

    public T getData() { return data; }
    // ...
}

Java编译器将有界类型参数T替换为第一个绑定类,Comparable:

public class Node {

    private Comparable data;
    private Node next;

    public Node(Comparable data, Node next) {
        this.data = data;
        this.next = next;
    }

    public Comparable getData() { return data; }
    // ...
}

泛型方法中的类型擦除

Java编译器还可以删除泛型方法参数中的类型参数。考虑以下通用方法:

// Counts the number of occurrences of elem in anArray.
//
public static <T> int count(T[] anArray, T elem) {
    int cnt = 0;
    for (T e : anArray)
        if (e.equals(elem))
            ++cnt;
        return cnt;
}

因为T是无界的,所以Java编译器用Object替换它:

public static int count(Object[] anArray, Object elem) { 
 int cnt = 0; 
 for (Object e : anArray) 
 if (e.equals(elem)) 
 ++cnt; 
 return cnt; 
 }

假设定义了以下类:

class Shape { /* ... */ }
class Circle extends Shape { /* ... */ }
class Rectangle extends Shape { /* ... */ }

您可以编写一个通用方法来绘制不同的形状:

public static <T extends Shape> void draw(T shape) { /* ... */ }

Java编译器将T替换为Shape:

public static void draw(Shape shape) { /* ... */ }

类型擦除和桥接方法的影响

有时类型擦除会导致您可能没有预料到的情况。以下示例显示了如何发生这种情况。示例(在Bridge方法中描述)显示了编译器有时会创建一种称为桥接方法的合成方法,作为类型擦除过程的一部分。
例如:

public class Node<T> {

    public T data;

    public Node(T data) { this.data = data; }

    public void setData(T data) {
        System.out.println("Node.setData");
        this.data = data;
    }
}

public class MyNode extends Node<Integer> {
    public MyNode(Integer data) { super(data); }

    public void setData(Integer data) {
        System.out.println("MyNode.setData");
        super.setData(data);
    }
}

请考虑以下代码:

MyNode mn = new MyNode(5);
Node n = mn;            // A raw type - compiler throws an unchecked warning
n.setData("Hello");     
Integer x = mn.data;    // Causes a ClassCastException to be thrown.

类型擦除后,此代码变为:

MyNode mn = new MyNode(5);
Node n = (MyNode)mn;         // A raw type - compiler throws an unchecked warning
n.setData("Hello");
Integer x = (String)mn.data; // Causes a ClassCastException to be thrown.

这时执行代码时会发生什么:

  1. n.setData( “Hello”);导致在MyNode类的对象上执行方法setData(Object)。(MyNode类从Node继承了setData(Object)。)
  2. 在setData(Object)的正文中,由n引用的对象的数据字段分配给一个String。
  3. 通过mn引用的同一对象的数据字段可以被访问,并且预期是一个整数(因为mn是MyNode,它是一个Node 。
  4. 尝试将字符串分配给整数会导致Java编译器在分配时插入的转换的ClassCastException。

桥接方法

当编译扩展参数化类或实现参数化接口的类或接口时,编译器可能需要创建称为桥接方法的合成方法,作为类型擦除过程的一部分。通常您不需要担心桥接方法,但如果出现在堆栈跟踪中,则可能会感到困惑。 类型擦除后,Node和MyNode类变为:

public class Node {

    public Object data;

    public Node(Object data) { this.data = data; }

    public void setData(Object data) {
        System.out.println("Node.setData");
        this.data = data;
    }
}

public class MyNode extends Node {

    public MyNode(Integer data) { super(data); }

    public void setData(Integer data) {
        System.out.println("MyNode.setData");
        super.setData(data);
    }
}

类型擦除后,方法签名不匹配。 Node方法变为setData(Object),MyNode方法变为setData(Integer)。因此,MyNode setData方法不会覆盖Node setData方法。

为了解决这个问题并在类型擦除之后保留通用类型的多态性,Java编译器会生成一个桥接方法,以确保子类型按预期工作。对于MyNode类,编译器为setData生成以下桥接方法:

class MyNode extends Node {

    // Bridge method generated by the compiler
    //
    public void setData(Object data) {
        setData((Integer) data);
    }

    public void setData(Integer data) {
        System.out.println("MyNode.setData");
        super.setData(data);
    }

    // ...
}

正如你所看到的,在类型擦除之后,与Method类的setData方法具有相同方法签名的bridge方法委托给原始的setData方法。