Java | 泛型实现机制

简介: Java | 泛型实现机制

前言


泛型的本质是参数化类型,就是将原来的具体的类型参数化。在不确定需要类型的情况下,通过泛型来指定具体的限制


Java 的实现机制就是类型擦除,在编译的时候被擦除为 Obect


类型擦除有哪些好处


image.png

首先是运行时内存负担小,经过了类型擦除后,在运行期间,内存里面是不会有泛型的,只会有一个 List,所以减少了内存负担。对比下面的 C# ,在运行时泛型是真实存在的。


还有就是兼容性好了,


类型擦除有哪些问题


基本类型无法作为泛型的实参


所有就有了装箱和拆箱的类型,这就涉及到了装箱和拆箱的内存开销。但是在 C# 中基本数据类型是可以的


泛型类型无法用作方法重载


public void printList(List list)

public void printList(List list)


上面这种写法就是错误的,因为在编译后泛型被擦除后这两个方法就没有任何区别了,这种写法是不行的。


泛型类型无法当做真实的类型使用


public <T> void genericMethod(T t){
  T newInstance = new T(); //Error
  Class c = T.class;    //Error
    Class c = T.class;    //Error
    List<T> list = new ArrayList<T>(); //Ok,用于其他的泛型类型可以
    if(list instanceof List<String>) //Error,非法的类型判断,因为 List<String> 不是一个真实的类型,真实的类型就是 List
  ....
}


上面的 T 在编译完之后就会变成一个 Object,但是方法中想要创建的实际上是 T ,并不是 Object,所以 java 中不能这样写。


Gson.fromJson 为什么要传入 T


public <T> T fromJson(Reader json, Class<T> classOfT) throws JsonSyntaxException, JsonIOException {
  JsonReader jsonReader = newJsonReader(json);
  Object object = fromJson(jsonReader, classOfT);
  assertFullConsumption(object, jsonReader);
  return Primitives.wrap(classOfT).cast(object);
}


实际上,编译过来这个方法返回的是一个 Object,如果不传入 T,就不知道传进来的类型是什么,也不知道拿到的是一个什么样的对象。


静态方法无法引用类泛型参数


class Demo<T>{
  public static T test(T t){}
}


这种写法是错误的,因为泛型是在创建实例的时候才能确定,而静态方法在一开始就创建好了,并不需要有类的实例


类型强转的运行时开销


List<String> strs = new ArrayList();
strs.add("hello");
String value = strs.get(0);


如果成字节码上来看,从 list 中获取到元素之后会进行类型强转,这也会带来开销。


类型擦除对反射的影响


泛型擦除后就会导致在反射的时候有些信息获取不到,但是 java 提供了附加的签名信息。


附加的签名信息,如果实现了一个带泛型的类,并且确定的泛型的类型。那么编译的时候就会为 这个类附加一个签名信息。这个签名信息里面就会携带这个泛型的具体类型。


这个附加信息一般是没有什么用的,但是在反射的时候就可以通过这个附加信息获取的具体的泛型类型。


class Test<T> {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //凡是看到 Generic..Type 都是获取的泛型类型,例如 getGenericReturnType 就是获取返回泛型类型
            Type type = Test2.class.getField("list").getGenericType();
            System.out.println(type);
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class Test2 extends Test<String> {
    public List<String> list = new ArrayList<>();
}


使用泛型签名的两个实例:


Gson


Type collectionType = new TypeToken<Collection<Integer>>(){}.getType();
Collection<Ingeger> ints = gson.fromJson(json,collectionType);


TypeToken 本身是 protected 的,不能直接 new 出来,但是可以创建他的匿名内部类,这个内部类就是TtypeToken的子类,子类可以访问父类的构造方法。创建出对象以后泛型的实参也就有了,然后通过 getType 获取具体的 type 类型。getType 里面调用的就是 getGenericSuperclass 获取超类的泛型 Type。


Type type = new TypeToken<Collection<Integer>>() {
}.getType();
System.out.println(type);


打印结果如下:


java.util.Collection<java.lang.Integer>
Retrofit
interface Api{
    @GET("users/${name}")
  Call<User> getUser(@Path("user")String name)
}


对于这个方法,其实在运行的时候泛型擦除,返回值类型应该是个 Call。


这里其实也是通过实现类的反射拿到了返回值的泛型,也就是 getGenericReturnType。


Kotlin 反射的实现原理


Kotlin 的每一个类在编译后都会有一个注解,叫做 Metadata,这个注解里面就会有这个类的名称,方法名称,签名等信息


总结


Java 的泛型通过类型擦除来实现

类型编译时被擦除为 Object,不兼容基本类型

类型擦除的实现方案主要考虑的是向后兼容

泛型类型签名信息在特定场合下可通过反射获取


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