Java隨筆-Java泛型的一點學習

codeGoogle 發(fā)布于2019-08-16 10:54 / 1553人閱讀

摘要：以上代碼編譯通過，運行通過引入泛型的同時，也為了兼容之前的類庫，開始引入的其實是偽泛型，在生成的字節(jié)碼中是不包含泛型中的類型信息的。進行類型擦除后，類型參數(shù)原始類型就是擦除去了泛型信息，最后在字節(jié)碼中的類型變量的真正類型。

Java泛型

Java泛型（generics）是JDK 5中引入的一個新特性，允許在定義類和接口的時候使用類型參數(shù)（type parameter）。聲明的類型參數(shù)在使用時用具體的類型來替換。泛型最主要的應用是在JDK 5中的新集合類框架中。泛型的引入可以解決JDK5之前的集合類框架在使用過程中較為容出現(xiàn)的運行時類型轉換異常，因為編譯器可以在編譯時通過類型檢查，規(guī)避掉一些潛在的風險。

在JDK5之前，使用集合框架時，是沒有類型信息的，統(tǒng)一使用Object,我找了一段JDK4 List接口的方法簽名

如下是JDK5開始引入泛型，List接口的改動，新的方法簽名，引入了類型參數(shù)。

boolean add(E e);

在JDK5之前，使用集合類時，可以往其中添加任意元素，因為其中的類型是Object，在取出的階段做強制轉換，由此可能引發(fā)很多意向不到的運行時強制轉換錯誤,比如以下代碼。

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        List a = new ArrayList();
        a.add("123");
        a.add(1);             
        // 以上代碼可以正常通過編譯，其中同時含有了Integer類型和String類型
        for (int i = 0 ; i < a.size(); i++) {
            int result = (Integer)a.get(i);    // 在取出時需要對Object進行強制轉型
            System.out.println(result);
        }
    }
}

如上代碼就會在運行時階段帶來強轉異常，在編譯時間不能夠排查出潛在風險。

如果使用泛型機制，可以在編譯期間就檢查出List的類型插入的有問題，進行規(guī)避，如下代碼。

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        List a = new ArrayList();
        a.add("123");          // 編譯不通過
        a.add(1);
    }
}

引入泛型后，編譯器會在編譯時先根據(jù)類型參數(shù)進行類型檢查，杜絕掉一些潛在風險。
為何說是在編譯時檢查，因為在運行時仍然是可以通過反射，將不符合類型參數(shù)的數(shù)據(jù)插入至list中，如下代碼所示。

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        List a = new ArrayList();
        List b = new ArrayList();
        a.getClass().getMethod("add",Object.class).invoke(a,"abc");    
        // 以上代碼編譯通過，運行通過
    }
}

引入泛型的同時，也為了兼容JDK5之前的類庫，JDK5開始引入的其實是偽泛型，在生成的Java字節(jié)碼中是不包含泛型中的類型信息的。使用泛型的時候加上的類型參數(shù)，會在編譯器在編譯的時候去掉。這個過程就稱為類型擦除。如在代碼中定義的List等類型，在編譯后都會變成List，也就自然兼容了JDK5之前的代碼。
Java的泛型機制和C++等的泛型機制實現(xiàn)不同，Java的泛型靠的還是類型擦除，目標代碼只會生成一份，犧牲的是運行速度。C++的模板會對針對不同的模板參數(shù)靜態(tài)實例化，目標代碼體積會稍大一些，運行速度會快很多。

進行類型擦除后，類型參數(shù)原始類型（raw type）就是擦除去了泛型信息，最后在字節(jié)碼中的類型變量的真正類型。無論何時定義一個泛型類型，相應的原始類型都會被自動地提供。類型變量被擦除，并使用其限定類型（無限定的變量用Object）替換。

class Pair {
    private T value;
    public T getValue() {
        return value;
    }
    public void setValue(T  value) {
        this.value = value;
    }
} 
  
Pair的原始類型為：
class Pair {
    private Object value;
    public Object getValue() {
        return value;
    }
    public void setValue(Object  value) {
        this.value = value;
    }
}

在Pair中，類型擦除，使用Object,其結果就是一個普通的類，如同泛型加入java編程語言之前已經(jīng)實現(xiàn)的那樣。在程序中可以包含不同類型的Pair，如Pair或Pair，但是，擦除類型后它們就成為原始的Pair類型了，原始類型都是Object。ArrayList被擦除類型后，原始類型也變成了Object，通過反射我們就可以存儲字符串了。

在調(diào)用泛型方法的時候，可以指定泛型，也可以不指定泛型。在不指定泛型的情況下，泛型變量的類型為該方法中的幾種類型的同一個父類的最小級，直到Object。在指定泛型的時候，該方法中的幾種類型必須是該泛型實例類型或者其子類。

public class Test1 {
 
   public static void main(String[] args) {
 
      /** 不指定泛型的時候 */
      int i = Test1.add(1, 2); // 這兩個參數(shù)都是Integer，所以T為Integer類型
      Number f = Test1.add(1, 1.2);// 這兩個參數(shù)一個是Integer，以風格是Float，所以取同一父類的最小級，為Number
      Object o = Test1.add(1, "asd");// 這兩個參數(shù)一個是Integer，以風格是Float，所以取同一父類的最小級，為Object
 
      /** 指定泛型的時候 */
      int a = Test1. add(1, 2);// 指定了Integer，所以只能為Integer類型或者其子類
      int b = Test1. add(1, 2.2);// 編譯錯誤，指定了Integer，不能為Float
      Number c = Test1. add(1, 2.2); // 指定為Number，所以可以為Integer和Float
   }
 
   // 這是一個簡單的泛型方法
   public static  T add(T x, T y) {
      return y;
   }
}

因為類型擦除的問題，所有的泛型類型變量最后都會被替換為原始類型，但在泛型的使用中，我們不需要對取出的數(shù)據(jù)做強制轉換。

public class Test1 {
 
    public static void main(String[] args) {
        List a = new ArrayList();
        a.add(1);
 
        for (int i = 0 ; i < a.size(); i++) {
            int result = a.get(i);
            System.out.println(result);
        }
    }
}

我們從字節(jié)碼的角度來探索一下。

public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: new           #2                  // class java/util/ArrayList
       3: dup
       4: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."":()V
       7: astore_1
       8: aload_1
       9: iconst_1
      10: invokestatic  #4                  // Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
      13: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
      18: pop
      19: iconst_0
      20: istore_2
      21: iload_2
      22: aload_1
      23: invokeinterface #6,  1            // InterfaceMethod java/util/List.size:()I
      28: if_icmpge     58
      31: aload_1
      32: iload_2
      33: invokeinterface #7,  2            // InterfaceMethod java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object;
      38: checkcast     #8                  // class java/lang/Integer       這里JVM做了強轉
      41: invokevirtual #9                  // Method java/lang/Integer.intValue:()I
      44: istore_3
      45: getstatic     #10                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      48: iload_3
      49: invokevirtual #11                 // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
      52: iinc          2, 1
      55: goto          21
      58: return

在偏移量38的位置可以看到，JVM使用了checkcast指令，說明雖然在編譯時進行了類型擦除，但是JVM中仍然保留了類型參數(shù)的元信息，在取出時自動進行了強轉，這也算是使用泛型的方便之處吧。

在別人的例子有看到說類型擦除和多態(tài)的沖突，舉了一個例子。

public class Test1 {
 
   public static void main(String[] args) {
      DateInter dateInter = new DateInter();
      dateInter.setValue(new Date());
      dateInter.setValue(new Object());// 編譯錯誤
   }
}
 
class Pair {
   private T value;
 
   public T getValue() {
      return value;
   }
 
   public void setValue(T value) {
      this.value = value;
   }
}
 
class DateInter extends Pair {
   @Override
   public Date getValue() {
      return super.getValue();
   }
 
   @Override
   public void setValue(Date value) {
      super.setValue(value);
   }
}

因為在類型擦除后，父類也就變成了一個普通的類，如下所示

class Pair {
   private Object value;
 
   public Object getValue() {
      return value;
   }
 
   public void setValue(Object value) {
      this.value = value;
   }
}

但這樣setValue就從重寫變成了重載，顯然打破了想達到的目的，那么JVM是如何幫助解決這個沖突的呢？答案是 JVM幫我們搭了一個橋，具體我們從字節(jié)碼的角度再來看看。

class DateInter extends Pair {
  DateInter();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method Pair."":()V
       4: return
 
  public java.util.Date getValue();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #2                  // Method Pair.getValue:()Ljava/lang/Object;
       4: checkcast     #3                  // class java/util/Date
       7: areturn
 
  public void setValue(java.util.Date);
    Code:
       0: aload_0
       1: aload_1
       2: invokespecial #4                  // Method Pair.setValue:(Ljava/lang/Object;)V
       5: return
 
  public void setValue(java.lang.Object);
    Code:
       0: aload_0
       1: aload_1
       2: checkcast     #3                  // class java/util/Date
       5: invokevirtual #5                  // Method setValue:(Ljava/util/Date;)V
       8: return
 
  public java.lang.Object getValue();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokevirtual #6                  // Method getValue:()Ljava/util/Date;
       4: areturn
}

從編譯的結果來看，我們本意重寫setValue和getValue方法的子類，有4個方法，最后的兩個方法，就是編譯器自己生成的橋接方法。可以看到橋方法的參數(shù)類型都是Object，也就是說，子類中真正覆蓋父類兩個方法的就是這兩個我們看不到的橋方法，打在我們自己定義的setvalue和getValue方法上面的@Oveerride只不過是假象。而橋方法的內(nèi)部實現(xiàn)，就只是去調(diào)用我們自己重寫的那兩個方法。
所以，虛擬機巧妙的使用了巧方法，來解決了類型擦除和多態(tài)的沖突。

最后附上最近在瀏覽一些別人經(jīng)驗時得到一些tips。

使用JSON串反序列化對象集合時，記得標注對象的class類型，不然會得到一個只有原始類型也就是Object的集合，可能引起類型轉換錯誤，尤其是在服務調(diào)用的這種場景下。

重視編譯器提出的警告信息。

云服務器 GPU云服務器 java 泛型 java.泛型泛型java java泛型

文章版權歸作者所有，未經(jīng)允許請勿轉載,若此文章存在違規(guī)行為，您可以聯(lián)系管理員刪除。

轉載請注明本文地址：http://specialneedsforspecialkids.com/yun/70683.html

java的集合和泛型的知識點歸納1

摘要：接口也是集合中的一員，但它與接口有所不同，接口與接口主要用于存儲元素，而主要用于迭代訪問即遍歷中的元素，因此對象也被稱為迭代器。迭代器的實現(xiàn)原理我們在之前案例已經(jīng)完成了遍歷集合的整個過程。【Collection、泛型】主要內(nèi)容 Collection集合迭代器增強for 泛型教學目標 [ ] 能夠說出集合與數(shù)組的區(qū)別 [ ] 說出Collection集合的常用功能 [ ]...

daryl 2019-08-16 18:25 評論0 收藏0
Java泛型：類型擦除

博客地址：Java泛型：類型擦除前情回顧 Java泛型：泛型類、泛型接口和泛型方法類型擦除代碼片段一 Class c1 = new ArrayList().getClass(); Class c2 = new ArrayList().getClass(); System.out.println(c1 == c2); /* Output true */ 顯然在平時使用中，ArrayList...

Hanks10100 2019-08-14 12:43 評論0 收藏0
聊聊Java的泛型及實現(xiàn)

摘要：靜態(tài)變量是被泛型類的所有實例所共享的。所以引用能完成泛型類型的檢查。對于這個類型系統(tǒng)，有如下的一些規(guī)則相同類型參數(shù)的泛型類的關系取決于泛型類自身的繼承體系結構。事實上，泛型類擴展都不合法。前言和C++以模板來實現(xiàn)靜多態(tài)不同，Java基于運行時支持選擇了泛型，兩者的實現(xiàn)原理大相庭徑。C++可以支持基本類型作為模板參數(shù)，Java卻只能接受類作為泛型參數(shù)；Java可以在泛型類的方法中取得...

lewif 2019-08-14 18:45 評論0 收藏0
java基礎鞏固-泛型基礎知識整理

摘要：當某個類型變量只在整個參數(shù)列表的所有參數(shù)和返回值中的一處被應用了，那么根據(jù)調(diào)用方法時該處的實際應用類型來確定。即直接根據(jù)調(diào)用方法時傳遞的參數(shù)類型或返回值來決定泛型參數(shù)的類型。標簽： java [TOC] 本文對泛型的基本知識進行較為全面的總結，并附上簡短的代碼實例，加深記憶。泛型將集合中的元素限定為一個特定的類型。術語 ArrayList -- 泛型類型 ArrayLis...

KoreyLee 2019-08-14 15:09 評論0 收藏0