Java基础-泛型-泛型通配符与类型擦除

Java工程师知识树 / Java基础

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1. 通用通配符

2. 类型擦除

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通用通配符

泛型中有三种通配符形式：

1. <?> ：无限制通配符类型
2. <? extends E> extends ：关键字声明了类型的上界，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的子类。
3. <? super E> super ：关键字声明了类型的下界，表示参数化类型可能是指定类型，或者是此类型的父类。

通配符在声明局部变量时是没有什么意义的，通配符一般是用作为一个方法声明参数。

通配符在声明局部变量与为方法声明参数代码：

package com.wechat.management.type;

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

class Fruit{}
class Apple extends Fruit{}
class Orange extends Fruit{}

public class TestGenericStatement{

    public static void main(String[] args) {
        // 声明局部变量类型时 <? extends Type> 中的 ? 只能是null
        List<? extends Fruit> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Apple());//不可添加
        list.add(new Orange());//报错 ： add (capture<? extends com.wechat.management.type.Fruit>) in List cannot be applied to (com.wechat.management.type.Orange)
        list.add(null);// ? extends Fruit 只能添加null（无参数类型）

        list.contains(new Apple());//可以执行是因为入参为Object o
        list.indexOf(new Apple());//可以执行是因为入参为Object o

        // 声明局部变量类型时 <? super Type> 中的 ? 是指Type的子类和自身
        List<? super Fruit> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add(new Apple());
        list2.add(new Orange());
        list2.add(new Fruit());
        list2.add(new Object());//报错 ： add (capture<? super com.wechat.management.type.Fruit>) in List cannot be applied to (java.lang.Object)

        //--------------------------------------------------
        
        List<Apple> appleList = new ArrayList<>();
        List<Object> objectList = new ArrayList<>();

        // 作为方法入参时，<? super Type> 中的 ? 是指Type的父类
        addSuper(appleList);// 报错：cannot be applied
        addSuper(objectList);// 可以添加 Type的父类

        // 作为方法入参时，<? extends Type> 中的 ? 是指Type的子类
        addExtends(appleList);// 可以添加 Type的子类
        addExtends(objectList);// 报错：cannot be applied

        List<Fruit> fruitList = new ArrayList<>();
        addSuper(fruitList);// 可以添加 包含自身
        addExtends(fruitList);// 可以添加 包含自身
    }

    public static void addSuper(List<? super Fruit> list) {}

    public static void addExtends(List<? extends Fruit> list) {}

}

总结：

1. 声明局部变量无意义，不要使用泛型通配符
2. 声明方法参数类型时，<? super Type> 中的 ? 是Type的父类，<? extends Type> 中的 ? 是Type的子类。

注：介绍下 List<? extends Fruit> 声明成员变量时为什么不能add任何类型，甚至Object都不行，除了null，因为null代表任何类型。

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

class Fruit{}
class Apple extends Fruit{}
class Orange extends Fruit{}

public class TestGenericStatement{

    public static void main(String[] args) {
        List<? extends Fruit> list = new ArrayList<>();
//        list.add(new Apple());//不可添加
//        list.add(new Orange());//报错 ： add (capture<? extends com.wechat.management.type.Fruit>) in List cannot be applied to (com.wechat.management.type.Orange)
        list.add(null);// ? extends Fruit 只能添加null（无参数类型）

        list.contains(new Apple());//可以执行是因为入参为Object o
        list.indexOf(new Apple());//可以执行是因为入参为Object o
    }
}

不能add任何类型原因解析：

List< ? extends Fruit>可以解读为:具有任何从Fruit继承的类型，但实际上，它意味着，它没有指定具体类型。对于编译器来说，当你指定了一个List< ? extends Fruit>，add的参数也变成了? extends Fruit。因此编译器并不能了解这里到底需要哪种Fruit的子类型，因此编译器不接受任何类型的参数。

类型擦除

当编译器对带有泛型的java代码进行编译时，它会去执行类型检查和类型推断，然后生成普通的不带泛型的字节码，这种普通的字节码可以被一般的 Java 虚拟机接收并执行，这在就叫做类型擦除（type erasure）

Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换的问题，但是，一旦编译完成，所有和泛型有关的类型全部擦除。

通过反射查看编译后代码：

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

public class InvokeDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ArrayList<Integer> strList = new ArrayList<>();
        strList.add(100);
        strList.add(200);
        
        //获取ArrayList的Class对象，反向的调用add()方法，添加数据
        Class listClass = strList.getClass(); //得到 strList 对象的字节码 对象
        //获取add()方法
        Method method = listClass.getMethod("add", Object.class);
        //调用add()方法
        method.invoke(strList, "数字");

        //遍历集合
        for (Object obj : strList) {
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

执行结果：

100
200
数字

ArrayList<Integer> strList = new ArrayList<>();
strList.add(100);
strList.add(200);
System.out.println("Hello World!");

以上代码反编译后的代码为：

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扩展阅读：为什么Java的泛型要用"擦除"实现