Java泛型如何实现类型擦除

Java 泛型的类型擦除（Type Erasure）是 Java 编译器在编译过程中进行的一种处理机制，它确保了泛型代码与非泛型代码的兼容性。类型擦除的主要步骤如下：

1. 泛型类型参数替换：编译器会将泛型类型参数（如 List<T>）替换为其上限（通常是 Object）。如果泛型类型有明确的上限（如 List<T extends Number>），则替换为该上限类型。

2. 插入类型转换代码：为了保持类型安全，编译器会在需要的地方插入类型转换代码。例如，在从泛型集合中取出元素时，编译器会插入强制类型转换。

3. 生成桥方法：对于泛型类或接口中的泛型方法，如果子类覆盖了这些方法，编译器会生成桥方法（bridge methods）以确保多态性。桥方法的签名与父类方法不同，但内部实现会调用实际的子类方法。

下面通过一个简单的例子来说明类型擦除的过程：

示例代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TypeErasureExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> stringList = new ArrayList<>();
        stringList.add("Hello");
        String str = stringList.get(0); // 编译器会插入类型转换代码
    }
}

类型擦除过程

1. 泛型类型参数替换：

   • List<String> 被替换为 List<Object>。
   • ArrayList<String> 被替换为 ArrayList<Object>。

2. 插入类型转换代码：

   • 在 stringList.get(0) 这行代码中，编译器会插入类型转换代码，将其转换为 String 类型。

   编译后的代码大致如下：

   import java.util.ArrayList;
   import java.util.List;
   
   public class TypeErasureExample {
       public static void main(String[] args) {
           List stringList = new ArrayList();
           stringList.add("Hello");
           String str = (String) stringList.get(0); // 插入类型转换代码
       }
   }
   

3. 生成桥方法：

   • 如果有一个泛型类继承自另一个泛型类，并且覆盖了泛型方法，编译器会生成桥方法。例如：

   class Parent<T> {
       public void doSomething(T t) {
           System.out.println("Parent");
       }
   }
   
   class Child extends Parent<String> {
       @Override
       public void doSomething(String s) {
           System.out.println("Child");
       }
   }
   

   编译器会为 Child 类生成一个桥方法：

   class Child extends Parent<String> {
       @Override
       public void doSomething(Object o) {
           doSomething((String) o);
       }
   
       public void doSomething(String s) {
           System.out.println("Child");
       }
   }
   

通过这些步骤，Java 编译器确保了泛型代码在运行时不会引入额外的开销，并且与旧的非泛型代码兼容。