摘要：可以看到，如果我們給泛型類(lèi)制定了上限，泛型擦除之后就會(huì)被替換成類(lèi)型的上限。相應(yīng)的，泛型類(lèi)中定義的方法的類(lèi)型也是如此。參考語(yǔ)言類(lèi)型擦除下界通配符和的區(qū)別

本篇博客主要介紹了Java類(lèi)型擦除的定義，詳細(xì)的介紹了類(lèi)型擦除在Java中所出現(xiàn)的場(chǎng)景。

為了讓你們快速的對(duì)類(lèi)型擦除有一個(gè)印象，首先舉一個(gè)很簡(jiǎn)單也很經(jīng)典的例子。

// 指定泛型為String
List list1 = new ArrayList<>();
// 指定泛型為Integer
List list2 = new ArrayList<>();

System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass()); // true

上面的判斷結(jié)果是true。代表了兩個(gè)傳入了不同泛型的List最終都編譯成了ArrayList，成為了同一種類(lèi)型，原來(lái)的泛型參數(shù)String和Integer被擦除掉了。這就是類(lèi)型擦除的一個(gè)典型的例子。

而如果我們說(shuō)到類(lèi)型擦除為什么會(huì)出現(xiàn)，我們就必須要了解泛型。

隨著2004年9月30日，工程代號(hào)為T(mén)iger的JDK 1.5發(fā)布，泛型從此與大家見(jiàn)面。JDK 1.5在Java語(yǔ)法的易用性上作出了非常大的改進(jìn)。除了泛型，同版本加入的還有自動(dòng)裝箱、動(dòng)態(tài)注解、枚舉、可變長(zhǎng)參數(shù)、foreach循環(huán)等等。

而在1.5之前的版本中，為了讓Java的類(lèi)具有通用性，參數(shù)類(lèi)型和返回類(lèi)型通常都設(shè)置為Object，可見(jiàn)，如果需要不用的類(lèi)型，就需要在相應(yīng)的地方，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，程序才可以正常運(yùn)行，十分麻煩，稍不注意就會(huì)出錯(cuò)。

泛型的本質(zhì)就是參數(shù)化類(lèi)型。也就是，將一個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型指定為參數(shù)。引入泛型有什么好處呢？

泛型可以將JDK 1.5之前在運(yùn)行時(shí)才能發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，提前到編譯期。也就是說(shuō)，泛型提供了編譯時(shí)類(lèi)型安全的檢測(cè)機(jī)制。例如，一個(gè)變量本來(lái)是Integer類(lèi)型，我們?cè)诖a中設(shè)置成了String，沒(méi)有使用泛型的時(shí)候只有在代碼運(yùn)行到這了，才會(huì)報(bào)錯(cuò)。

而引入泛型之后就不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)泛型可以知道該參數(shù)的規(guī)定類(lèi)型，然后在編譯時(shí)，判斷其類(lèi)型是否符合規(guī)定類(lèi)型。

泛型總共有三種使用方法，分別使用于類(lèi)、方法和接口。

簡(jiǎn)單的泛型類(lèi)可以定義為如下。

public class Generic {
    T data;
    
    public Generic(T data) {
        setData(data);
    }
    
    public T getData() {
        return data;
    }
    
    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }
}

其中的T代表參數(shù)類(lèi)型，代表任何類(lèi)型。當(dāng)然，并不是一定要寫(xiě)成T，這只是大家約定俗成的習(xí)慣而已。有了上述的泛型類(lèi)之后我們就可以像如下的方式使用了。

// 假設(shè)有這樣一個(gè)具體的類(lèi)
public class Hello {
    private Integer id;

    private String name;

    private Integer age;

    private String email;
}

// 使用泛型類(lèi)
Hello hello = new Hello();
Generic result = new Generic<>();
resule.setData(hello);

// 通過(guò)泛型類(lèi)獲取數(shù)據(jù)
Hello data = result.getData();

當(dāng)然如果泛型類(lèi)不傳入指定的類(lèi)型的話(huà)，泛型類(lèi)中的方法或者成員變量定義的類(lèi)型可以為任意類(lèi)型，如果打印result.getClass()的話(huà)，會(huì)得到Generic。

首先我們看一下不帶返回值的泛型方法，可以定義為如下結(jié)構(gòu)。

// 定義不帶返回值的泛型方法
public  void genericMethod(T field) {
    System.out.println(field.getClass().toString());
}

// 定義帶返回值的泛型方法
private  T genericWithReturnMethod(T field) {
    System.out.println(field.getClass().toString());
    return field;
}

// 調(diào)用不帶返回值泛型方法
genericMethod("This is string"); // class java.lang.String
genericMethod(56L); // class java.lang.Long

// 調(diào)用帶返回值的泛型方法
String test = genericWithReturnMethod("TEST"); // TEST class java.lang.String

帶返回值的方法中，T就是當(dāng)前函數(shù)的返回類(lèi)型。

泛型接口定義如下

public interface genericInterface {
}

使用的方法與泛型類(lèi)類(lèi)似，這里就不再贅述。

什么是泛型通配符？官方一點(diǎn)的解釋是

Type of unknown.

也就是無(wú)限定的通配符，可以代表任意類(lèi)型。用法也有三種，，和。

既然已經(jīng)有了T這樣的代表任意類(lèi)型的通配符，為什么還需要這樣一個(gè)無(wú)限定的通配符呢？是因?yàn)槠渲饕鉀Q的問(wèn)題是泛型繼承帶來(lái)的問(wèn)題。

首先來(lái)看一個(gè)例子

List integerList = new ArrayList<>();
List numberList = integerList;

我們知道，Integer是繼承自Number類(lèi)的。

public final class Integer extends Number implements Comparable {

    ....

}

那么上述的代碼能夠通過(guò)編譯嗎？肯定是不行的。Integer繼承自Number不代表List 和 List之間有繼承關(guān)系。那通配符的應(yīng)用場(chǎng)景是什么呢？

在其他函數(shù)中，例如JavaScript中，一個(gè)函數(shù)的參數(shù)可以是任意的類(lèi)型，而不需要進(jìn)行任意的類(lèi)型轉(zhuǎn)換，所以這樣的函數(shù)在某些應(yīng)用場(chǎng)景下，就會(huì)具有很強(qiáng)的通用性。

而在Java這種強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言中，一個(gè)函數(shù)的參數(shù)類(lèi)型是固定不變的。那如果想要在Java中實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于JavaScript那樣的通用函數(shù)該怎么辦呢？這也就是為什么我們需要泛型的通配符。

假設(shè)我們有很多動(dòng)物的類(lèi), 例如Dog, Pig和Cat三個(gè)類(lèi)，我們需要有一個(gè)通用的函數(shù)來(lái)計(jì)算動(dòng)物列表中的所有動(dòng)物的腿的總數(shù)，如果在Java中，要怎么做呢？

可能會(huì)有人說(shuō)，用泛型啊，泛型不就是解決這個(gè)問(wèn)題的嗎？泛型必須指定一個(gè)特定的類(lèi)型。正式因?yàn)榉盒徒鉀Q不了...才提出了泛型的通配符。

無(wú)界通配符就是??？吹竭@你可能會(huì)問(wèn)，這不是跟T一樣嗎？為啥還要搞個(gè)?。他們主要區(qū)別在于，T主要用于聲明一個(gè)泛型類(lèi)或者方法，?主要用于使用泛型類(lèi)和泛型方法。下面舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子。

// 定義打印任何類(lèi)型列表的函數(shù)
public static void printList(List list) {
    for (Object elem: list) {
        System.out.print(elem + " ");
    }
}

// 調(diào)用上述函數(shù)
List intList = Arrays.asList(1, 2, 3);
List stringList = Arrays.asList("one", "two", "three");
printList(li);// 1 2 3 
printList(ls);// one two three

上述函數(shù)的目的是打印任何類(lèi)型的列表?？梢钥吹皆诤瘮?shù)內(nèi)部，并沒(méi)有關(guān)心List中的泛型到底是什么類(lèi)型的，你可以將理解為只提供了一個(gè)只讀的功能，它去除了增加具體元素的能力，只保留與具體類(lèi)型無(wú)關(guān)的功能。從上述的例子可以看出，它只關(guān)心元素的數(shù)量以及其是否為空，除此之外不關(guān)心任何事。

再反觀T，上面我們也列舉了如何定義泛型的方法以及如果調(diào)用泛型方法。泛型方法內(nèi)部是要去關(guān)心具體類(lèi)型的，而不僅僅是數(shù)量和不為空這么簡(jiǎn)單。

既然?可以代表任何類(lèi)型，那么extends又是干嘛的呢？

假設(shè)有這樣一個(gè)需求，我們只允許某一些特定的類(lèi)型可以調(diào)用我們的函數(shù)（例如，所有的Animal類(lèi)以及其派生類(lèi)），但是目前使用?，所有的類(lèi)型都可以調(diào)用函數(shù)，無(wú)法滿(mǎn)足我們的需求。

private int countLength(List< ? extends Animal> list) {...}

使用了上界通配符來(lái)完成這個(gè)公共函數(shù)之后，就可以使用如下的方式來(lái)調(diào)用它了。

List pigs = new ArrayList<>();
List dogs = new ArrayList<>();
List cats = new ArrayList<>();

// 假裝寫(xiě)入了數(shù)據(jù)
int sum = 0;
sum += countLength(pigs);
sum += countLength(dogs);
sum += countLength(cats);

看完了例子，我們就可以簡(jiǎn)單的得出一個(gè)結(jié)論。上界通配符就是一個(gè)可以處理任何特定類(lèi)型以及是該特定類(lèi)型的派生類(lèi)的通配符。

可能會(huì)有人看的有點(diǎn)懵逼，我結(jié)合上面的例子，再簡(jiǎn)單的用人話(huà)解釋一下：上界通配符就是一個(gè)啥動(dòng)物都能放的盒子。

上面我們聊了上界通配符，它將未知的類(lèi)型限制為特定類(lèi)型或者該特定的類(lèi)型的子類(lèi)型（也就是上面討論過(guò)的動(dòng)物以及一切動(dòng)物的子類(lèi)）。而下界通配符則將未知的類(lèi)型限制為特定類(lèi)型或者該特定的類(lèi)型的超類(lèi)型，也就是超類(lèi)或者基類(lèi)。

在上述的上界通配符中，我們舉了一個(gè)例子。寫(xiě)了一個(gè)可以處理任何動(dòng)物類(lèi)以及是動(dòng)物類(lèi)的派生類(lèi)的函數(shù)。而現(xiàn)在我們要寫(xiě)一個(gè)函數(shù)，用來(lái)處理任何是Integer以及是Integer的超類(lèi)的函數(shù)。

public static void addNumbers(List list) {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        list.add(i);
    }
}

簡(jiǎn)單的了解了泛型的幾種簡(jiǎn)單的使用方法之后，我們回到本篇博客的主題上來(lái)——類(lèi)型擦除。泛型雖然有上述所列出的一些好處，但是泛型的生命周期只限于編譯階段。

本文最開(kāi)始的給出的樣例就是一個(gè)典型的例子。在經(jīng)過(guò)編譯之后會(huì)采取去泛型化的措施，編譯的過(guò)程中，在檢測(cè)了泛型的結(jié)果之后會(huì)將泛型的相關(guān)信息進(jìn)行擦除操作。就像文章最開(kāi)始提到的例子一樣，我們使用上面定義好的Generic泛型類(lèi)來(lái)舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子。

Generic generic = new Generic<>("Hello");
Field[] fs = generic.getClass().getDeclaredFields();
for (Field f : fs) {
    System.out.println("type: " + f.getType().getName()); // type: java.lang.Object
}

getDeclaredFields是反射中的方法，可以獲取當(dāng)前類(lèi)已經(jīng)聲明的各種字段，包括public，protected以及private。

可以看到我們傳入的泛型String已經(jīng)被擦除了，取而代之的是Object。那之前的String和Integer的泛型信息去哪兒了呢？可能這個(gè)時(shí)候你會(huì)靈光一閃，那是不是所有的泛型在被擦除之后都會(huì)變成Object呢？別著急，繼續(xù)往下看。

當(dāng)我們?cè)诜盒蜕厦媸褂昧松辖缤ㄅ浞院?，?huì)有什么情況發(fā)生呢？我們將Generic類(lèi)改成如下形式。

public class Generic {
    T data;

    public Generic(T data) {
        setData(data);
    }

    public T getData() {
        return data;
    }

    public void setData(T data) {
        this.data = data;
    }
}

然后再次使用反射來(lái)查看泛型擦除之后類(lèi)型。這次控制臺(tái)會(huì)輸出type: java.lang.String?？梢钥吹?，如果我們給泛型類(lèi)制定了上限，泛型擦除之后就會(huì)被替換成類(lèi)型的上限。而如果沒(méi)有指定，就會(huì)統(tǒng)一的被替換成Object。相應(yīng)的，泛型類(lèi)中定義的方法的類(lèi)型也是如此。

如果各位發(fā)現(xiàn)文章中有問(wèn)題的，歡迎大家不吝賜教，我會(huì)及時(shí)的更正。

參考：

Java語(yǔ)言類(lèi)型擦除
下界通配符
List和List的區(qū)別