java 泛型的类型擦除和桥方法

oracle原文地址：https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/generics/erasure.html

在Java中，泛型的引入是为了在编译时提供强类型检查和支持泛型编程。为了实现泛型，Java编译器应用类型擦除实现：

1、  用类型参数（type parameters）的限定（如果没有就用Object）替换泛型类型中的所有类型参数。

2、  需要保持类型安全的时候插入类型转换（隐含插入）

3、  在extened 泛型类型中生成桥方法来保证多态性

类型擦除确保不会为已参数化了的类型（paramterized types）产生新类，这样泛型能保证没有运行时的负载。

泛型类型擦除

在类型擦除过程中，java编译器擦除所有类型参数，用它的限定或者Object(没限定时)替换。

考虑下面的泛型类：　　

 public class Node<T> {

     private T data;
     private Node<T> next;

     public Node(T data, Node<T> next) }
         this.data = data;
         this.next = next;
     }

     public T getData() { return data; }
     // ...
 }

因为类型参数T是非限定的，Java编译器使用Object替换它：　　

  public class Node {

     private Object data;
     private Node next;

     public Node(Object data, Node next) {
         this.data = data;
         this.next = next;
     }

     public Object getData() { return data; }
     // ...
  }

下面的例子，泛型Node类使用了限定类型参数：

  public class Node<T extends Comparable<T>> {

     private T data;
     private Node<T> next;

     public Node(T data, Node<T> next) {
         this.data = data;
         this.next = next;
     }

     public T getData() { return data; }
     // ...
 }

编译器会使用第一个限定类，Comparable替换限定参数类型T:

 public class Node {

     private Comparable data;
     private Node next;

     public Node(Comparable data, Node next) {
         this.data = data;
         this.next = next;
     }

     public Comparable getData() { return data; }
     // ...
 }

同样，泛型方法也可以擦除。规则类似，不细说。

类型擦除的影响和桥方法

有时候类型擦除会引起无法预知的情况。比如：

给定以下两个类：

 public class Node<T> {

     public T data;

     public Node(T data) { this.data = data; }

     public void setData(T data) {
         System.out.println("Node.setData");
         this.data = data;
     }
 }

 public class MyNode extends Node<Integer> {
     public MyNode(Integer data) { super(data); }

     public void setData(Integer data) {
         System.out.println("MyNode.setData");
         super.setData(data);
     }
 }

考虑以下代码：

  MyNode mn = new MyNode(5);
 Node n = mn;            // 原生类型 – 编译器会给出未检查警告
 n.setData("Hello");
 Integer x = mn.data;    // 会引发抛出ClassCastException

类型擦出后，代码变成

 MyNode mn = new MyNode(5);
 Node n = (MyNode)mn;         //原生类型 – 编译器会给出未检查警告
 n.setData("Hello");
 Integer x = (String)mn.data; //会引发抛出ClassCastException

 public class Node {

     public Object data;

     public Node(Object data) { this.data = data; }

     public void setData(Object data) {
         System.out.println("Node.setData");
         this.data = data;
     }
 }

 public class MyNode extends Node {

     public MyNode(Integer data) { super(data); }

     public void setData(Integer data) {
         System.out.println("MyNode.setData");
         super.setData(data);
     }
 }

类型擦除后，方法的签名已经不匹配。Node 方法变成setData(Object),MyNode方法变成setData(Integer)。MyNode setData方法已经不是覆盖Node setData方法。

为了解决这个问题，维持泛型类型的多态性，java编译器会生成一个桥方法:

 class MyNode extends Node {

     // 编译器生成的桥方法
     //
     public void setData(Object data) {
         setData((Integer) data);
     }

     public void setData(Integer data) {
         System.out.println("MyNode.setData");
         super.setData(data);
     }

     // ...
 }