Java泛型解析(03)：虚拟机执行泛型代码

时间：2014-10-14 12:37:18 阅读：214 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

Java泛型解析(03)：虚拟机执行泛型代码

Java虚拟机是不存在泛型类型对象的，所有的对象都属于普通类，甚至在泛型实现的早起版本中，可以将使用泛型的程序编译为在1.0虚拟机上能够运行的class文件，这个向后兼容性后期被抛弃了，所以后来如果用Sun公司的编译器编译的泛型代码，是不能运行在Java5.0之前的虚拟机的，这样就导致了一些实际生产的问题，如一些遗留代码如何跟新的系统进行衔接，要弄明白这个问题，需要先了解一下虚拟机是怎么执行泛型代码的。

虚拟机的一种机制：擦除类型参数，并将其替换成特定类型，没有指定特定类型用Object代替，如前文中的Couple<T>类，虚拟机擦除后：

[code01]

     public class Couple {
           private Object wife ;
           private Object husband ;

           public Couple(Object  wife, Object  husband) {
                    this.wife = wife;
                    this.husband = husband;
          }
           public void setWife(Object  wife) {this. wife = wife;}
           public void setHusband(Object  husband) {this. husband = husband;}
          
           public Object  getWife() {return wife;}
           public Object  getHusband() {return husband;}
     }

类型参数T是一个任意类型的，所以擦除后用Object代替了。不管是Couple<Employee>或者Couple<String>擦除后都成为了原始类Couple类，这就好比回到了泛型引入Java之前的普通类。所以这里重点围绕着擦除类型参数这个机制展开讲解。

如有对类型参数有类型限定会怎么替换呢？擦除类型参数机制告诉我们，使用限定的类型代替，如果有多个，使用第一个代替，看一段代码：

[code02]

     public class Period<T extends Comparable<T> & Serializable> {
           private T begin;
           private T end;

           public Period(T one, T two) {
                    if (one.compareTo(two) > 0) {begin = two;end = one;
                   } else {begin = one;end = two;}
          }
     }

code02擦除后，Period的原始类型如下：

[code03]

     public class Period {
           private Comparable begin;
           private Comparable end;

           public Period(Comparable one, Comparable two) {
                    if (one.compareTo(two) > 0) {begin = two; end = one;
                   } else {begin = one; end = two;}
          }
     }

思考一下，如果将Period<T extends Comparable<T> & Serializable>写成Period<T extends Serializable & Comparable<T>>会是怎么样呢?同理，擦除后原始类型用第一个Serializable代替，这样进行compareTo方法调用的时候，编译器会进行必要的强制类型转换，所以为了提高效率，将标签接口(没有任何方法的接口，也叫tagging接口)放在后面。

先来看看虚拟机执行表达式的时候发生了什么，如：

[code04]

     Couple<Employee> couple = ...;
     Employee wife = couple.getWife();

擦除后，getWife()返回的是Object类型，然后虚拟机会插入强制类型转换，将Object转换为Employee，所以虚拟机实际上执行了两天指令：

1.调用Couple.getWife()方法。

2.将Object转换成Employee类型。

再来看看虚拟机执行泛型方法的时候发生了什么，泛型方法如：

[code05]

public static <T extends Comparable<T>> max(T[] arrays) {... }
擦除后成了:
public staticComoparable max(Comparable[] arrays) {... }

但是泛型方法的擦除会带来两个复杂的问题，且看第一个实例，一个实例：

[code06]

     public class Period <T extends Comparable<T> & Serializable> {
           private T begin;
           private T end;

           public Period(T one, T two) {
                    if (one.compareTo(two) > 0) {begin = two;end = one;
                   } else {begin = one;end = two;}
          }
          public void setBegin(T begin) {this. begin = begin;}
          public void setEnd(T end) {this. end = end;}
          public T getBegin() {return begin;}
          public T getEnd() {return end;}
     }
     public class DateInterval extends Period<Date> {

           public DateInterval(Date one, Date two) {
                    super(one, two);
          }
           public void setBegin(Date begin) {
                    super.setBegin(begin);
          }
     }

DateInterval类型擦除后，Period中的方法变成：

public void setBegin(Object begin) {...}

而DateInterval中的方法还是：

public void setBegin(Date begin) {...}

所以DateInterval从Period中继承了 public void setBegin(Object begin) {...}而自身又存在public void setBegin(Date begin) {...}方法，用户使用时问题发生了：

[code07]

     Period<Date> period  = new DateInterval(...);
     period.setBegin(new Date());

这里因为period引用指向了DateInterval实例，根据多态性，setBegin应该调用DateInterval对象的setBegin方法，可是这个擦除让Period中的 public void setBegin(Object begin) {...}被调用，导致了擦除与多态发生了冲突，怎么办呢？虚拟机此时会在DateInterval类中生成一个桥方法(bridge method)，调用过程发生了细微的变化：

[code08]

     public void setBegin(Object begin) {
          setBegin((Date)begin);
      }

有了这个合成的桥方法以后，code07中对setBegin的调用步骤如下：

1.调用DateInterval.setBegin(Object)方法。

2.DateInterval.setBegin(Object)方法调用DateInterval.setBegin(Date)方法。

发现了吗，当我们在DateInterval中增加了getBegin方法之后会是什么样子的呢？是不是Peroid中有一个Object getBegin()的方法，而DateInterval中有一个Date getBegin()方法呢，这两个方法在Java中是不能同时存在的？可是Java5以后增加了一个协变类型，使得这里是被允许的，看看DateInterval中getBegin方法就知道了：

[code09]

     @Override
     public Date getBegin(){ return super.getBegin(); }

这里用了@Override，说明是覆盖了父类的Object getBegin()方法，而返回值可以指定为父类中的返回值类型的子类，这就是协变类型，这是Java5以后才可以允许的，允许子类覆盖了方法后指定一个更严格的类型(子类型)。

总结：

1.记住一点，虚拟机中没有泛型，只有普通的类。

2.所有泛型的类型参数都用它们限定的类型代替，没有限定则用Object。

3.为了保持类型安全性，虚拟机在有必要时插入强制类型转换。

4.桥方法的合成用来保持多态性。

5.协变类型允许子类覆盖方法后返回一个更严格的类型。

Java泛型解析(01)：认识泛型

Java泛型解析(02)：通配符限定

Java泛型解析(03)：虚拟机执行泛型代码

标签：java 泛型 javase java 面向对象泛型设计

原文地址：http://blog.csdn.net/ysjian_pingcx/article/details/40072247

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