详解java 中泛型中的类型擦除和桥方法

2024-08-26 10:03:53

在Java中，泛型的引入是为了在编译时提供强类型检查和支持泛型编程。为了实现泛型，Java编译器应用类型擦除实现：

1、用类型参数（type parameters）的限定（如果没有就用Object）替换泛型类型中的所有类型参数。

2、需要保持类型安全的时候插入类型转换（隐含插入）

3、在extened 泛型类型中生成桥方法来保证多态性

类型擦除确保不会为已参数化了的类型（paramterized types）产生新类，这样泛型能保证没有运行时的负载。

泛型类型擦除

在类型擦除过程中，java编译器擦除所有类型参数，用它的限定或者Object(没限定时)替换。

考虑下面的泛型类：

public 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是非限定的，Java编译器使用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; }
 // ...
}

下面的例子，泛型Node类使用了限定类型参数：

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; }
 // ...

编译器会使用第一个限定类，Comparable替换限定参数类型T:

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; }
 // ...
}

同样，泛型方法也可以擦除。规则类似，不细说。

类型擦除的影响和桥方法

有时候类型擦除会引起无法预知的情况。比如：

给定以下两个类：

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);
 }
}

考虑以下代码：

MyNode mn = new MyNode(5);
Node n = mn;   // 原生类型 – 编译器会给出未检查警告
n.setData("Hello");
Integer x = mn.data; // 会引发抛出ClassCastException

类型擦除后，代码变成：

MyNode mn = new MyNode(5);
Node n = (MyNode)mn;   //原生类型 – 编译器会给出未检查警告
n.setData("Hello");
Integer x = (String)mn.data; //会引发抛出ClassCastException

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，方法的签名已经不匹配。Node 方法变成setData(Object),MyNode方法变成setData(Integer)。MyNode setData方法已经不是覆盖Node setData方法。

为了解决这个问题，维持泛型类型的多态性，java编译器会生成一个桥方法:

class MyNode extends Node { 

 // 编译器生成的桥方法
 //
 public void setData(Object data) {
  setData((Integer) data);
 } 

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

 // ...

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