一句話，講清楚java泛型的本質（非類型擦除）

背景

昨天，在逛論壇時遇到個這么個問題，上代碼：

public class GenericTest {
    //方法一
    public static <T extends Comparable<T>> List<T> sort(List<T> list) {
        return Arrays.asList(list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]));
    }

    //方法二
    public static <T extends Comparable<T>> T[] sort2(List<T> list) {
        // 這里沒報錯
        return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        // 方法一調用正常
        System.out.println(sort(list).getClass());
        // 方法二調用報錯了，這里報錯了
        System.out.println(sort2(list).getClass());
    }
}

這個問題有以下四個現象：

（1）方法一調用完全正常；

（2）方法二調用報錯了；

（3）方法二報錯的地方是在System.out.println(sort2(list).getClass());這行，而不是return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);這行；

（4）報的錯是[Ljava.lang.Comparable; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;；

怎么樣？你心中有答案嘛？類型擦除？怎么擦？摩擦摩擦？

解決

剛拿到這道題，我也是一臉懵逼，這要報錯也應該是在return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);這行啊，而且要報錯應該兩個方法都報錯啊。

抱著不放棄不拋棄的心態，彤哥做了大量的實驗，終于得出了泛型的本質，且聽我娓娓道來。

小插曲

首先，我們要明白，java中的數組是不支持向下轉型的，但是如果本身就是那個類型的是可以轉過去的，請看下面的例子：

public static void main(String[] args) {
    Object[] objs = new Object[]{1};
    // 類型轉換錯誤
//  Integer[] ins = (Integer[]) objs;

    Object[] objs2 = new Integer[]{1};
    // 不報錯
    Integer[] ins2 = (Integer[]) objs2;

}

類型擦除

java里的泛型是假泛型，只在編譯期有效，在運行時是沒有泛型的概念的，舉個簡單的例子：

public static void main(String[] args) {
        List<String> strList = Arrays.asList("1");
        List<Integer> intList = Arrays.asList(1);

        // 打印：true
        System.out.println(strList.getClass() == intList.getClass());
    }

可以看到兩個list的類型是一樣的，如果你覺得這個例子不夠說服力，那我給你個過分點的例子：

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
    List<String> strList = new ArrayList<>();

    Method addMethod = strList.getClass().getMethod("add", Object.class);
    addMethod.invoke(strList, 1);
    addMethod.invoke(strList, true);
    addMethod.invoke(strList, new Long(1));
    addMethod.invoke(strList, new Byte[]{1});

    // 打印：[1, true, 1, 1]
    System.out.println(strList);
}

瞧，我可以往一個String類型的List中扔任何我想扔的東西，服不服？！

所以說java里面的泛型是假的，運行時不存在滴。

回歸正題

數組不能向下強轉我懂了，類型擦除我也懂了，似乎還是過不好這一生，呃不是，是還是解決不了這道題啊？

呃，好像是~~

我們再來看一個簡單的例子：

// GenericTest2.java（源碼）
public class GenericTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(raw("1"));
    }

    public static <T> T raw(T t) {
        return t;
    }
}
// GenericTest2.class（反編譯）
public class GenericTest2 {
    public GenericTest2() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println((String)raw("1"));
    }

    public static <T> T raw(T t) {
        return t;
    }
}

嗯~似乎看出來點端倪，反編譯后多了個構造方法。

呃，沒錯。還有呢？

仔細一看，System.out.println((String)raw("1"));這一句多加了個String強轉。

這就是關鍵所在，結合類型擦除，運行時并沒有所謂的泛型，所以raw()返回的其實是Object，但是調用者自己知道我要的是String類型啊，所以我就知道強轉一下嘍。

我們再來看個極端的例子：

// GenericTest2.java（源碼）
public class GenericTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(raw("1"));
    }

    public static <T> T raw(T t) {
        return (T)new Integer(1);
    }
}
// GenericTest2.class（反編譯）
public class GenericTest2 {
    public GenericTest2() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println((String)raw("1"));
    }

    public static <T> T raw(T t) {
        return new Integer(1);
    }
}

仔細觀察，可以發現，raw()方法里的強轉(T)new Integer(1)變成了new Integer(1)，強轉被擦除了，實際上在運行時這里的T變成了Object，所有類型都是Object的子類，也就不需要強轉了。

而(String)raw("1")的強轉還是加上的，這是調用者知道類型是String，所以raw()返回后自己強轉成String一下。

當然，這個代碼運行是會報錯的，java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String，因為raw()返回的是Integer類型，強轉成String類型失敗了。

好了，基本思路就是這樣。

泛型類呢？

我們上面舉的例子都是泛型方法，那么泛型類呢？

同樣地，我們來看個例子：

// GenericTest3.java（源碼）
public class GenericTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(new Raw<String>().raw("1"));
    }
}
class Raw<T> {
    public T raw(T t) {
        return (T)new Integer(1);
    }
}
// GenericTest3.class（反編譯）
public class GenericTest3 {
    public GenericTest3() {
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println((String)(new Raw()).raw("1"));
    }
}
class Raw<T> {
    Raw() {
    }

    public T raw(T t) {
        return new Integer(1);
    }
}

可以看到，跟泛型方法的表現一模一樣。當然，這里運行時也會報java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String這個錯誤。

總結

java中的泛型只在編譯期有效，在運行時只有調用者知道需要什么類型，且調用者調用泛型方法后自己做強制轉換，被調用者是完全無感的。

所以，出現問題不要問被調用者，而是要問調用者，你丫是怎么調用的？！

解答開篇

為了方便我們還是把開篇的問題拿過來。

// GenericTest.java（源碼）
public class GenericTest {
    //方法一
    public static <T extends Comparable<T>> List<T> sort(List<T> list) {
        return Arrays.asList(list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]));
    }

    //方法二
    public static <T extends Comparable<T>> T[] sort2(List<T> list) {
        // 這里沒報錯
        return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        // 方法一調用正常
        System.out.println(sort(list).getClass());
        // 方法二調用報錯了，這里報錯了
        System.out.println(sort2(list).getClass());
    }
}

這里似乎又不太一樣，變成了<T extends Comparable<T>>，其實是一樣的啦，如果單獨寫<T>是相當于<T extends Object>的。

那么，我們就延伸一下，被調用者是完全無感的，它只能盡力拿到它知道的類型，比如這里就只能盡力拿到Comparable，如果是<T>拿到的就是Object。

所以，方法二返回的就是實打實的Comparable[]類型，作為被調用者，它一點問題都沒有。

但是，調用方是知道我需要的是Integer[]類型的，因為list里面是Integer類型，所以返回的應該是Integer[]類型，所以我就強轉嘍，然后就報錯了。

到底是不是這樣？我們來看看反編譯后的代碼：

// GenericTest.class（反編譯）
public class GenericTest {
    public GenericTest() {
    }

    public static <T extends Comparable<T>> List<T> sort(List<T> list) {
        return Arrays.asList(list.toArray((Comparable[])(new Comparable[list.size()])));
    }

    public static <T extends Comparable<T>> T[] sort2(List<T> list) {
        // 這里使用的是Comparable[]強轉，所以返回的也是實打實的Comparable[]類型
        return (Comparable[])list.toArray((Comparable[])(new Comparable[list.size()]));
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(2);
        System.out.println(sort(list).getClass());
        // 數組向下轉型失敗
        System.out.println(((Integer[])sort2(list)).getClass());
    }
}

可以看到，跟我們的分析完全一致。

一句話，一輩子

java中的泛型只在編譯期有效，在運行時只有調用者知道它自己需要什么類型，且調用者調用泛型方法后自己做強制轉換，被調用者是完全無感的，被調用者只能盡力拿到它所知道的類型。

此時，我的腦海中不經響起那熟悉的旋律，“一句話，一輩子……”，今天的這句話你記住了嗎？