java泛型中的各种限制

java和其他语言一样，都支持泛型，包括泛型类和泛型方法，但是java的泛型比较特殊。因为java的泛型并不是在java诞生之初就加入的，在很长的一段时间里，java是没有泛型的，在需要泛型的地方，统统都采用协变的方式，也就是采用Object，比如ArrayList类，元素的类型就是Object。为了兼容原来的代码，java的设计者希望在加入泛型之后，所有的泛型都可以传给原来的对应的非泛型参数，例如，可以把ArrayList<xxx>传给原来接收ArrayList参数的方法。为了达到这个目的，java的设计者采取了一种叫做“类型擦除”的实现方式，把泛型拦截在了编译阶段，在虚拟机中，所有的泛型参数最终的类型都会是转换后的Object类型（如果有类型限定，则是限定后的类型，如 <T extends Super>,则泛型T在虚拟机中统一都是Super类型），然后利用协变性而兼容所有类型或限定类型参数的传入，从而实现泛型。

比如用户定义泛型类：

 

 class Super<T,V>{
     T a;
     public V mehod(T arv){
         a=arv;
        return a;
     }
 }

 

在经过编译阶段的类型擦除之后，虚拟机看到的Super类是这样的：

 class Super{
     Object a;
     public Object mehod(Object arv){
         a=arv;
        return a;
     }
 }

 

而且可以看到，无论有多少个实例化后的泛型，比如Super<String,String>、Super<Interger,Double>，在虚拟机中，都只存在一个Super类。

在应用泛型类的时候，如果返回值也是泛型，那么返回的将是Object，但是很显然，我们在使用泛型的过程中，并没有要显示的进行类型转换，比如我们不需要这样 String a=(String) super.method("hahaha"); 而是直接 String a= super.method("hahaha"); 就可以了。为什么呢？

则是因为，为了返回实现类型的自动匹配，java编译器会在“类型擦除”的基础上在进行“转换插入”操作。每当使用泛型的返回值时，编译器会制动插入类型转换，所以原始代码是 String a= super.method("hahaha"); ，编译之后，虚拟机看到的却是 String a= (String)super.method("hahaha"); ，类型转换被“插入”了。

 

因为类型擦除后，原有的泛型方法的泛型参数都被替换成了Object，因此无法实现方法覆盖，但实际应用中，肯定需要实现方法覆盖从而达到多态的目的。

比如有用户继承了Super<T,V>这个泛型，实现了子类SubClass:Super<String,String>：

 class SubClass:Super<String,String>{
     String a;
     public String mehod(String arv){
         a=arv;
        return a;
     }
 }

因为用户只实现了方法 public String mehod(String arv) ，而父类的method方法是 public Object mehoed(Object arv) ，因此覆盖失败。为了实现对method方法的覆盖，编译器在进行编译时，自动插入了一个桥接方法，桥接方法形式如下：

public Object mehoed(Object arv){
    return method((String) arv);
}

桥接方法的方法签名和返回值和父类的泛型方法 public Object mehoed(Object arv) 一致，因此可以覆盖父类的method方法，实现了多态。通过桥接方法，还实现了对用户定义的method方法的调用，在程序员看来，就好像 public String mehoed(String arv) 成功覆盖了 public Object mehoed(Object arv) 一样。

 

正因为java是以这种比较奇怪的方式实现了泛型，因此一切new T（..）或者new T[]其实都会是new Object，没有任何意义，所以java干脆在编译阶段就禁止了这种语法，也就是说，泛型只能传入，不能产生。

除了不能产生泛型外，其它场合泛型和具体类型无差别，泛型参数可以用于类型转换、方法参数的类型等各种场合，比如这样 (T)a; 也是合法的。同时我们也可以发现，泛型参数的实例化，其实只是在编译阶段传入了类型信息，这个类型信息被用于“插入转换”和“方法桥接”。

但是需要注意的是，很多看起来像产生泛型的语法，其实并不是真正产生泛型，比如 List<String>=new ArrayList<String>() ,这里产生的只有一个ArrayList，并且这个ArrayList的类型参数被传入了一个String，这个String将用于ArrayList的“桥接方法”、“转换插入”等用处。实际上，在ArrayList<>的内部，是以一个Object[ ]来存放数据的，而不是String[ ]，在你add("hahaha")的时候，这个泛型还是被传入的。在get(0)时，这个被传入的类型String在“转换插入”中发挥了作用，每次调用 get(0); 都被转换成了 (String)get(0); 。

上面说泛型在编译阶段就被“擦除”了，其实也不完全对，利用反射，仍然可以获取泛型信息，比如泛型参数、泛型限制、通配符信息等都可以获取到，说明在java的字节码（即.class文件）中，泛型信息仍然存在。因此，更准确的说，是泛型经过类加载器加载到虚拟机之后，泛型比擦除了，但是泛型的信息仍然存在字节码中，并且可以通过反射获取到。