一句話，講清楚java泛型的本質(zhì)（非類型擦除）-創(chuàng)新互聯(lián)

背景

昨天，在逛論壇時(shí)遇到個(gè)這么個(gè)問題，上代碼：

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public class GenericTest {
    //方法一
    public static <T extends Comparable<T>> List<T> sort(List<T> list) {
        return Arrays.asList(list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]));
    }

    //方法二
    public static <T extends Comparable<T>> T[] sort2(List<T> list) {
        // 這里沒報(bào)錯(cuò)
        return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        // 方法一調(diào)用正常
        System.out.println(sort(list).getClass());
        // 方法二調(diào)用報(bào)錯(cuò)了，這里報(bào)錯(cuò)了
        System.out.println(sort2(list).getClass());
    }
}

這個(gè)問題有以下四個(gè)現(xiàn)象：

（1）方法一調(diào)用完全正常；

（2）方法二調(diào)用報(bào)錯(cuò)了；

（3）方法二報(bào)錯(cuò)的地方是在System.out.println(sort2(list).getClass());這行，而不是return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);這行；

（4）報(bào)的錯(cuò)是[Ljava.lang.Comparable; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;；

怎么樣？你心中有答案嘛？類型擦除？怎么擦？摩擦摩擦？

解決

剛拿到這道題，我也是一臉懵逼，這要報(bào)錯(cuò)也應(yīng)該是在return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);這行啊，而且要報(bào)錯(cuò)應(yīng)該兩個(gè)方法都報(bào)錯(cuò)啊。

抱著不放棄不拋棄的心態(tài)，彤哥做了大量的實(shí)驗(yàn)，終于得出了泛型的本質(zhì)，且聽我娓娓道來。

小插曲

首先，我們要明白，java中的數(shù)組是不支持向下轉(zhuǎn)型的，但是如果本身就是那個(gè)類型的是可以轉(zhuǎn)過去的，請(qǐng)看下面的例子：

public static void main(String[] args) {
    Object[] objs = new Object[]{1};
    // 類型轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤
//  Integer[] ins = (Integer[]) objs;

    Object[] objs2 = new Integer[]{1};
    // 不報(bào)錯(cuò)
    Integer[] ins2 = (Integer[]) objs2;

}

類型擦除

java里的泛型是假泛型，只在編譯期有效，在運(yùn)行時(shí)是沒有泛型的概念的，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

public static void main(String[] args) {
        List<String> strList = Arrays.asList("1");
        List<Integer> intList = Arrays.asList(1);

        // 打?。簍rue
        System.out.println(strList.getClass() == intList.getClass());
    }

可以看到兩個(gè)list的類型是一樣的，如果你覺得這個(gè)例子不夠說服力，那我給你個(gè)過分點(diǎn)的例子：

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
    List<String> strList = new ArrayList<>();

    Method addMethod = strList.getClass().getMethod("add", Object.class);
    addMethod.invoke(strList, 1);
    addMethod.invoke(strList, true);
    addMethod.invoke(strList, new Long(1));
    addMethod.invoke(strList, new Byte[]{1});

    // 打?。篬1, true, 1, 1]
    System.out.println(strList);
}

瞧，我可以往一個(gè)String類型的List中扔任何我想扔的東西，服不服？！

所以說java里面的泛型是假的，運(yùn)行時(shí)不存在滴。

回歸正題

數(shù)組不能向下強(qiáng)轉(zhuǎn)我懂了，類型擦除我也懂了，似乎還是過不好這一生，呃不是，是還是解決不了這道題??？

呃，好像是~~

我們?cè)賮砜匆粋€(gè)簡(jiǎn)單的例子：

// GenericTest2.java（源碼）
public class GenericTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(raw("1"));
    }

    public static <T> T raw(T t) {
        return t;
    }
}
// GenericTest2.class（反編譯）
public class GenericTest2 {
    public GenericTest2() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println((String)raw("1"));
    }

    public static <T> T raw(T t) {
        return t;
    }
}

嗯~似乎看出來點(diǎn)端倪，反編譯后多了個(gè)構(gòu)造方法。

呃，沒錯(cuò)。還有呢？

仔細(xì)一看，System.out.println((String)raw("1"));這一句多加了個(gè)String強(qiáng)轉(zhuǎn)。

這就是關(guān)鍵所在，結(jié)合類型擦除，運(yùn)行時(shí)并沒有所謂的泛型，所以raw()返回的其實(shí)是Object，但是調(diào)用者自己知道我要的是String類型啊，所以我就知道強(qiáng)轉(zhuǎn)一下嘍。

我們?cè)賮砜磦€(gè)極端的例子：

// GenericTest2.java（源碼）
public class GenericTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(raw("1"));
    }

    public static <T> T raw(T t) {
        return (T)new Integer(1);
    }
}
// GenericTest2.class（反編譯）
public class GenericTest2 {
    public GenericTest2() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println((String)raw("1"));
    }

    public static <T> T raw(T t) {
        return new Integer(1);
    }
}

仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)，raw()方法里的強(qiáng)轉(zhuǎn)(T)new Integer(1)變成了new Integer(1)，強(qiáng)轉(zhuǎn)被擦除了，實(shí)際上在運(yùn)行時(shí)這里的T變成了Object，所有類型都是Object的子類，也就不需要強(qiáng)轉(zhuǎn)了。

而(String)raw("1")的強(qiáng)轉(zhuǎn)還是加上的，這是調(diào)用者知道類型是String，所以raw()返回后自己強(qiáng)轉(zhuǎn)成String一下。

當(dāng)然，這個(gè)代碼運(yùn)行是會(huì)報(bào)錯(cuò)的，java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String，因?yàn)閞aw()返回的是Integer類型，強(qiáng)轉(zhuǎn)成String類型失敗了。

好了，基本思路就是這樣。

泛型類呢？

我們上面舉的例子都是泛型方法，那么泛型類呢？

同樣地，我們來看個(gè)例子：

// GenericTest3.java（源碼）
public class GenericTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(new Raw<String>().raw("1"));
    }
}
class Raw<T> {
    public T raw(T t) {
        return (T)new Integer(1);
    }
}
// GenericTest3.class（反編譯）
public class GenericTest3 {
    public GenericTest3() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println((String)(new Raw()).raw("1"));
    }
}
class Raw<T> {
    Raw() {
    }

    public T raw(T t) {
        return new Integer(1);
    }
}

可以看到，跟泛型方法的表現(xiàn)一模一樣。當(dāng)然，這里運(yùn)行時(shí)也會(huì)報(bào)java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String這個(gè)錯(cuò)誤。

總結(jié)

java中的泛型只在編譯期有效，在運(yùn)行時(shí)只有調(diào)用者知道需要什么類型，且調(diào)用者調(diào)用泛型方法后自己做強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，被調(diào)用者是完全無感的。

所以，出現(xiàn)問題不要問被調(diào)用者，而是要問調(diào)用者，你丫是怎么調(diào)用的？！

解答開篇

為了方便我們還是把開篇的問題拿過來。

// GenericTest.java（源碼）
public class GenericTest {
    //方法一
    public static <T extends Comparable<T>> List<T> sort(List<T> list) {
        return Arrays.asList(list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]));
    }

    //方法二
    public static <T extends Comparable<T>> T[] sort2(List<T> list) {
        // 這里沒報(bào)錯(cuò)
        return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        // 方法一調(diào)用正常
        System.out.println(sort(list).getClass());
        // 方法二調(diào)用報(bào)錯(cuò)了，這里報(bào)錯(cuò)了
        System.out.println(sort2(list).getClass());
    }
}

這里似乎又不太一樣，變成了&lt;T extends Comparable&lt;T&gt;&gt;，其實(shí)是一樣的啦，如果單獨(dú)寫&lt;T&gt;是相當(dāng)于&lt;T extends Object&gt;的。

那么，我們就延伸一下，被調(diào)用者是完全無感的，它只能盡力拿到它知道的類型，比如這里就只能盡力拿到Comparable，如果是&lt;T&gt;拿到的就是Object。

所以，方法二返回的就是實(shí)打?qū)嵉腃omparable[]類型，作為被調(diào)用者，它一點(diǎn)問題都沒有。

但是，調(diào)用方是知道我需要的是Integer[]類型的，因?yàn)閘ist里面是Integer類型，所以返回的應(yīng)該是Integer[]類型，所以我就強(qiáng)轉(zhuǎn)嘍，然后就報(bào)錯(cuò)了。

到底是不是這樣？我們來看看反編譯后的代碼：

// GenericTest.class（反編譯）
public class GenericTest {
    public GenericTest() {
    }

    public static <T extends Comparable<T>> List<T> sort(List<T> list) {
        return Arrays.asList(list.toArray((Comparable[])(new Comparable[list.size()])));
    }

    public static <T extends Comparable<T>> T[] sort2(List<T> list) {
        // 這里使用的是Comparable[]強(qiáng)轉(zhuǎn)，所以返回的也是實(shí)打?qū)嵉腃omparable[]類型
        return (Comparable[])list.toArray((Comparable[])(new Comparable[list.size()]));
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(2);
        System.out.println(sort(list).getClass());
        // 數(shù)組向下轉(zhuǎn)型失敗
        System.out.println(((Integer[])sort2(list)).getClass());
    }
}

可以看到，跟我們的分析完全一致。

一句話，一輩子

java中的泛型只在編譯期有效，在運(yùn)行時(shí)只有調(diào)用者知道它自己需要什么類型，且調(diào)用者調(diào)用泛型方法后自己做強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，被調(diào)用者是完全無感的，被調(diào)用者只能盡力拿到它所知道的類型。

此時(shí)，我的腦海中不經(jīng)響起那熟悉的旋律，“一句話，一輩子……”，今天的這句話你記住了嗎？

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