深入理解Java泛型

我们都知道Java泛型的实现依赖于类型擦除，但是不可能完全擦除，因为运行时还是要知道泛型的真实类型的，那这个真是类型是如何存储的，又如何能拿到？顺着这个问题可以把Java内存划分、类文件结构和对象内存布局串联起来。

一、泛型的使用和类型擦除

泛型本质上是参数化类型(paramentersized type)的应用，可以声明在类、接口或者方法上。没有泛型时可以用Object结合强制类型转化实现相似需求，但是运行时风险就明显了，泛型就是用于解决这个问题的。
Java泛型并没有真的新增类型，List<String>和List<Int>在编译后都是List，依靠的是类型擦除和强制转换来实现的。

Map<String, String> map = HashMap<String, String>()
map.put("Hello", "你好")
System.out.println(map.get("Hello"))

编译后

Map map = HashMap()
map.put("Hello", "你好")
System.out.println((String) map.get("Hello"))

二、在字节码文件中的形式

这里只简单介绍下相关基础，Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流，各个数据项目严格按照顺序紧凑的排列在Class文件中。
结构中只有无符号数和表两种结构，无符号数描述数字、索引引用、数量值等，表由无符号数和其它表组合。
文件中依次为Class版本、常量池、访问标志、父类信息、字段表、方法表等。类、字段表、方法表等都有属性表，在属性表中有个Signature属性就是用于记录泛型签名信息的。
属性表中有个Code属性，即是方法编译成后的字节码指令序列，泛型擦除仅仅是擦除Code表中的泛型信息。

三、在内存中的形式

直接指针模型，对象在堆内存中有对象头和对象实例两部分，对象头包括mark word和类型指针两部分。

Java内存模型

泛型信息以参数化类型信息(paramentersized typ)的方式存储在对象类型实例(即方法区中的Class)中，各种泛型实例的类型指针都指向方法区中同一class类型实例。

 //运行后可以发现两个class对象是同一个
 val list1 = ArrayList<String>()
 val list2 = ArrayList<Int>()
 println(list1::class.hashCode().toString())
 println(list2::class.hashCode().toString())

即使这段代码编译成 val list1 = ArrayList()，字段list在其方法的字段表中，其中的属性表Signature属性记录着泛型是String还是Int。

四、配合反射获取泛型信息

我们定义一个泛型类

   open class SuperClass<T> {

    }

    class TestClass: SuperClass<Double>() {
        val name = ArrayList<Float>()

        private fun <E> parameterizedFun(element: E): E {
            return element
        }

        fun testParameter(list: List<String>) {
        }
    }

根据上面的分析可以知道从参数化类型信息中就可以得到真实类型

    @Test
    fun testFun() {
        val clazz = TestClass::class.java

        //获取类泛型
        if (clazz.genericSuperclass is ParameterizedType) {
            val parameterizedType = clazz.genericSuperclass as ParameterizedType
            val parameterClass = parameterizedType.actualTypeArguments[0]  as Class<*>
            println(parameterClass)
        }

        //获取方法参数的泛型
        val method = clazz.getMethod("testParameter", List::class.java)
        if (method.genericParameterTypes[0] is ParameterizedType) {
            val parameterizedType = method.genericParameterTypes[0] as ParameterizedType
            val parameterClass = parameterizedType.actualTypeArguments[0]  as Class<*>
            println(parameterClass)
        }

        //获取变量类型
        val field = clazz.getDeclaredField("name")
        if (field.genericType is ParameterizedType) {
            val parameterizedType = field.genericType as ParameterizedType
            val parameterClass = parameterizedType.actualTypeArguments[0]  as Class<*>
            println(parameterClass)
        }
    }

最后输出

class java.lang.Double
class java.lang.String
class java.lang.Float