什么是泛型类型擦除？

目录

• 概念
• 原理
• 代码示例
• 代码解释
• 类型擦除带来的影响

泛型类型擦除（Type Erasure）是 Java 泛型实现的一种机制，它在编译时期将泛型类型信息移除，使得泛型代码在运行时与非泛型代码具有相同的表现形式。以下从概念、原理、影响、示例等方面详细介绍泛型类型擦除。

概念

Java 泛型是在 JDK 5.0 引入的，目的是在编译阶段提供类型检查，增强代码的安全性和可读性。但 Java 为了保持与旧版本代码的兼容性，采用了类型擦除的方式来实现泛型。简单来说，类型擦除就是在编译过程中，将泛型类型参数（如 <T>）替换为其边界类型（如果有边界）或 Object 类型，然后在必要的地方插入类型转换代码，使得泛型代码在运行时与普通代码具有相同的字节码。

原理

• 无界类型参数：如果泛型类型参数没有指定边界，在类型擦除时会被替换为 Object 类型。例如，List<T> 会被擦除为 List<Object>。
• 有界类型参数：如果泛型类型参数指定了边界，如 <T extends Number>，则会被擦除为其边界类型 Number。

下界类型参数
对于使用下界通配符（? super T）的泛型类型，在类型擦除时通常会被替换为边界类型（即 T 的某个父类），但在运行时，由于类型擦除的影响，实际处理时会把元素当作 Object 来操作（因为不能明确具体的父类类型）。不过在编译阶段，编译器会根据下界信息进行类型检查。

代码示例

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

public class TypeErasureExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个存储 Integer 类型的列表
        List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
        // 创建一个存储 String 类型的列表
        List<String> stringList = new ArrayList<>();

        // 检查两个列表的运行时类型
        System.out.println(integerList.getClass() == stringList.getClass()); // 输出 true

        // 类型擦除后，在编译时进行类型检查，运行时进行类型转换
        integerList.add(10);
        // 编译时检查通过，运行时会进行类型转换
        Integer num = integerList.get(0); 
    }
}

代码解释

• 运行时类型相同：在上述代码中，List<Integer> 和 List<String> 在运行时的类型都是 ArrayList，因为类型擦除后泛型信息被移除了，所以 integerList.getClass() == stringList.getClass() 的结果为 true。
• 编译时类型检查和运行时类型转换：在编译阶段，编译器会对泛型代码进行类型检查，确保只有符合泛型类型参数的元素才能被添加到列表中。在运行时，由于类型擦除，列表实际上存储的是 Object 类型的元素，当从列表中获取元素时，会进行隐式的类型转换。

类型擦除带来的影响

• 无法在运行时获取泛型类型信息：由于类型擦除，在运行时无法直接获取泛型的具体类型参数。例如，不能在运行时通过反射获取 List<Integer> 中的 Integer 类型。

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

public class GenericTypeInfo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        // 无法在运行时获取泛型的具体类型参数
        // 这里输出的是 java.util.ArrayList，而不是 List<Integer>
        System.out.println(list.getClass().getName()); 
    }
}

• 不能使用基本数据类型作为泛型类型参数：因为类型擦除后泛型类型参数会被替换为 Object 或边界类型，而基本数据类型不能直接转换为 Object，所以只能使用基本数据类型的包装类作为泛型类型参数。例如，不能使用 List<int>，而要使用 List<Integer>。
• 泛型数组的创建受限：不能直接创建泛型数组，如 new List<String>[10] 是不允许的，因为类型擦除会导致数组元素类型的信息丢失，可能会引发运行时的 ArrayStoreException 异常。但可以创建通配符类型的数组或使用 ArrayList 等集合来替代。

虽然类型擦除有一些限制，但它使得 Java 能够在保持向后兼容性的同时引入泛型特性，为开发者提供了更安全、更便捷的编程方式。