【Java 泛型】泛型用法 ( 泛型编译期擦除 | 上界通配符＜? extends T＞ | 下界通配符＜? super T＞ )

韩曙亮

发布于 2023-03-29 16:48:02

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发布于 2023-03-29 16:48:02

文章被收录于专栏：韩曙亮的移动开发专栏

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一、泛型擦除

泛型只保留到编译期 , 在编译完毕后 , 泛型就不存在了 ;

在运行时 , 通过反射 , 调用泛型类 , 即使违反了泛型规则 , 也能进行相关操作 , 这是因为在运行时 , 已经没有泛型相关的限制 , 泛型限制在编译时就已经被擦除了 ;

但是泛型的信息 , 保存在了常量表中 , 仍然可以获取到 ;

泛型擦除是为了泛型可以兼容老版本的 JDK 而设计的 ,

泛型是 JDK 5 加入的 , 如果添加了泛型 , 导致字节码的格式改变 , 必然导致之前版本的 JDK 无法运行有泛型的字节码程序 ;

给定一个 Demo.java 类 , 其中定义了一个 <T> T get() 方法 ;

public class Demo {
    public <T> T get(){
        T t = null;
        return t;
    }
}

将其编译后 , 查看字节码附加信息 ;

D:\java>javap -v Demo.class
Classfile /D:/java/Demo.class
  Last modified 2021-9-7; size 307 bytes
  MD5 checksum 727bc59421b23a5f0a31af0e91630ab8
  Compiled from "Demo.java"
public class Demo
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #3.#14         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Class              #15            // Demo
   #3 = Class              #16            // java/lang/Object
   #4 = Utf8               <init>
   #5 = Utf8               ()V
   #6 = Utf8               Code
   #7 = Utf8               LineNumberTable
   #8 = Utf8               get
   #9 = Utf8               ()Ljava/lang/Object;
  #10 = Utf8               Signature
  #11 = Utf8               <T:Ljava/lang/Object;>()TT;
  #12 = Utf8               SourceFile
  #13 = Utf8               Demo.java
  #14 = NameAndType        #4:#5          // "<init>":()V
  #15 = Utf8               Demo
  #16 = Utf8               java/lang/Object
{
  public Demo();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0

  public <T extends java.lang.Object> T get();
    descriptor: ()Ljava/lang/Object;
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=2, args_size=1
         0: aconst_null
         1: astore_1
         2: aload_1
         3: areturn
      LineNumberTable:
        line 3: 0
        line 4: 2
    Signature: #11                          // <T:Ljava/lang/Object;>()TT;
}
SourceFile: "Demo.java"

Demo 中的 get 方法类型返回值是 Ljava/lang/Object , 不是泛型 T , 这就是泛型在字节码中被擦除了 ;

descriptor: ()Ljava/lang/Object;

执行下面的代码 , 在运行时 , 使用反射 , 向 list1 集合中添加 int 类型的元素 , 添加成功 ; 说明在运行时 , 不再进行泛型检查 , 即使不符合泛型要求 , 也能操作成功 ;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 编译器 在 编译期 进行检查
        List<String> list1 = new ArrayList<>();
        //list1.add(1);

        // 编译器 在 编译期 不进行检查
        List list2 = new ArrayList<String>();
        //list2.add(1);

        try {
            Method method = ArrayList.class.getMethod("add", Object.class);
            method.invoke(list1, 1);

            System.out.println("list1 集合大小 : " + list1.size());
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

执行结果 :

二、泛型的上界通配符 <? extends T>

泛型上界通配符 : <T extends Person> 表示泛型 T 是 Person 的子类 , <? extends T> 泛型类型只能是 T 的子类 ;

<T extends Person> 只能在声明泛型时使用 , 不能在使用泛型时使用 ;

public class Data<T extends Person> {
}

<? extends T> 只能在使用泛型时使用 , 不能在声明泛型类/方法时使用 ;

Data<? extends Person> data6 = new Data<>();

个有继承关系的类 :

public class Animal {
}

public class Person extends Animal {
}

public class Woman extends Person {
}

泛型类 : 该泛型类接收一个泛型 , 该泛型 T 是 Person 的子类 ;

public class Data<T extends Person> {
}

main 函数 :

        // 上边界通配符
        // 符合要求 , 可设置 Woman 的父类 , Woman 以及 Person 类
        Data<? super Woman> data4 = new Data<>();

        // 符合要求 , 可设置 Person 类
        Data<? super Person> data5 = new Data<>();

        // 不符合要求 , Animal 是最顶层的类 , 其取值都不符合 <T extends Person> 要求
        Data<? super Animal> data6 = new Data<>();

报错信息 : 传入不符合要求的泛型的报错信息 ;

三、泛型的下界通配符 <? super T>

泛型下界通配符 : <? super T> 泛型类型只能是 T 的父类 ;

<? super T> 只能在使用泛型时使用 , 不能在声明泛型类/方法时使用 ;

Data<? super Person> data6 = new Data<>();

个有继承关系的类 :

public class Animal {
}

public class Person extends Animal {
}

public class Woman extends Person {
}

泛型类 : 该泛型类接收一个泛型 , 该泛型 T 是 Person 的子类 ;

public class Data<T extends Person> {
}

main 函数 :

        // 上边界通配符
        // 符合要求 , 可设置 Woman 的父类 , Woman 以及 Person 类
        Data<? super Woman> data4 = new Data<>();

        // 符合要求 , 可设置 Person 类
        Data<? super Person> data5 = new Data<>();

        // 不符合要求 , Animal 是最顶层的类 , 其取值都不符合 <T extends Person> 要求
        //Data<? super Animal> data6 = new Data<>();

报错信息 : 不符合要求 , Animal 是最顶层的类 , 其取值都不符合要求