面试:Java 泛型背后的原理是什么?

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作者 |  的一幕  


来源 |
  https://www.jianshu.com/p/dd34211f2565

这一节主要讲的内容是java中泛型的应用,通过该篇让大家更好地理解泛型,以及面试中经常说的

泛型

类型擦除是什么概念,今天就带着这几个问题一起看下:

举一个简单的例子:

面试:Java 泛型背后的原理是什么?

这里可以看出来在代码编写阶段就已经报错了,不能往string类型的集合中添加int类型的数据

那可不可以往List集合中添加多个类型的数据呢,答案是可以的,其实我们可以把list集合当成普通的类也是没问题的,那么就有下面的代码:

面试:Java 泛型背后的原理是什么?

从这里可以看出来,不定义泛型也是可以往集合中添加数据的,

所以说泛型只是一种类型的规范,在代码编写阶段起一种限制。

下面我们通过例子来介绍泛型背后数据是什么类型

public class BaseBean<T> {
    T value;

    public T getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(T value) {
        this.value = value;
    }
}

上面定义了一个泛型的类,然后我们通过反射获取属性和getValue方法返回的数据类型:

面试:Java 泛型背后的原理是什么?
面试:Java 泛型背后的原理是什么?

从日志上看到通过反射获取到的属性是Object类型的,在方法中返回的是string类型,因此咋们可以思考在getValue方法里面实际是做了个强转的动作,将object类型的value强转成string类型。

是的,没错,因为泛型只是为了约束我们规范代码,而对于编译完之后的class交给虚拟机后,对于虚拟机它是没有泛型的说法的,所有的泛型在它看来都是object类型,因此泛型擦除是对于虚拟机而言的。

下面我们再来看一种泛型结构:

面试:Java 泛型背后的原理是什么?

这里我将泛型加了个关键字 extends
,对于泛型写得多的伙伴们来说, extends
是约束了泛型是向下继承的,最后我们通过反射获取value的类型是String类型的,因此这里也不难看出,加 extends
关键字其实最终目的是约束泛型是属于哪一类的。所以我们在编写代码的时候如果没有向下兼容类型,会警告错误的:

面试:Java 泛型背后的原理是什么?

大家有没有想过为啥要用泛型呢,既然说了泛型其实对于jvm来说都是Object类型的,那咱们直接将类型定义成Object不就是的了,这种做法是可以,但是在拿到Object类型值之后,自己还得强转,因此泛型减少了代码的强转工作,而将这些工作交给了虚拟机。

比如下面我们没有定义泛型的例子:

面试:Java 泛型背后的原理是什么?

势必在getValue的时候代码有个强转的过程,因此在能用泛型的时候,尽量用泛型来写,而且我认为一个好的架构师,业务的抽取是离不开泛型的定义。

常见的泛型主要有作用在普通类上面,作用在抽象类、接口、静态或非静态方法上。

类上面的泛型

比如实际项目中,我们经常会遇到服务端返回的接口中都有 errMsg
status
等公共返回信息,而变动的数据结构是data信息,因此我们可以抽取公共的 BaseBean

public class BaseBean<T> {
    public String errMsg;
    public T data;
    public int status;
}

抽象类或接口上的泛型

//抽象类泛型
public abstract class BaseAdapter<T> {
    List<T> DATAS;}//接口泛型public interface Factory<T> {
    T create();
}
//方法泛型
public static <T> T getData() {
    return null;
}

多元泛型

public interface Base<K, V> {
    void setKey(K k);

    V getValue();}

泛型二级抽象类或接口

public interface BaseCommon<K extends Common1, V> extends Base<K, V> {
}

//或抽象类
public abstract class BaseCommon<K extends Common1, V> 
implements Base<K, V> {
}

抽象里面包含抽象

public interface Base<K, V> {
   //    void setKey(K k);////    V getValue();
   void addNode(Map<K, V> map);

   Map<K, V> getNode(int index);}public abstract class BaseCommon<K, V> implements Base<K, V> {
   //多重泛型
   LinkedList<Map<K, V>> DATAS = new LinkedList<>();

   @Override
   public void addNode(Map<K, V> map) {
       DATAS.addLast(map);
   }

   @Override
   public Map<K, V> getNode(int index) {
       return DATAS.get(index);
   }
}

通配符

<?>通配符
<T>
区别是在你不知道泛型类型的时候,可以用通配符来定义,下面通过一个例子来看看的用处:

//定义了一个普通类
public class BaseBean<T> {
    T value;

    public T getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(T value) {
        this.value = value;
    }
}

//用来定义泛型的
public class Common1 extends Common {
}
面试:Java 泛型背后的原理是什么?

在定义的时候将Common的泛型指向Common1的泛型,可以看到直接提示有问题,这里可以想,虽然Common1是继承自Common的,但是并不代表BaseBean之间是等量的。

在开篇也讲过,如果泛型传入的是什么类型,那么在BaseBean中的getValue返回的类型就是什么,因此可以想两个不同的泛型类肯定是不等价的,但是如果我这里写呢:

public static void main(String/[/] args) {
    BaseBean<Common> commonBaseBean = new BaseBean<>();
    //通配符定义就没有问题
    BaseBean<?> common1BaseBean = commonBaseBean;
    try {
        //通过反射猜测setValue的参数是Object类型的
        Method setValue = common1BaseBean.getClass().getDeclaredMethod("setValue", Object.class);
        setValue.invoke(common1BaseBean, "123");
        Object value = common1BaseBean.getValue();
        System.out.println("result:" + value);
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (IllegalAccessException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InvocationTargetException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

在上面如果定义的泛型是通配符是可以等价的,因为此时的setValue的参数是Object类型,所以能直接将上面定义的泛型赋给通配符的BaseBean。

另外,关注微信公众号:Java技术栈,在后台回复:Java,可以获取我整理的 N 篇 Java 教程,都是干货。

通配符不能定义在类上面、接口或方法上,只能作用在方法的参数上

面试:Java 泛型背后的原理是什么?

其他的几种情况自己去尝试,正确的使用通配符:

public void setClass(Class<?> class){
    //todo
}

<T extends>、<T super>、<? extends>、<? super>

<T extends>表示上限泛型、<T super>表示下限泛型  

为了演示这两个通配符的作用,增加了一个类:

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//新增加的一个
BaseCommonpublic class Common extends BaseCommon{}
面试:Java 泛型背后的原理是什么?

第二个定义的泛型是不合法的,因为BaseCommon是Common的父类,超出了Common的类型范围。

10 道泛型面试题

推荐你看下。

不能作用在类、接口、方法上,只能通过方法传参来定义泛型

在BaseBean里面定义了个方法:

public void add(Class<? super Common> clazz) {}
面试:Java 泛型背后的原理是什么?

可以看到当传进去的是Common1.class的时候是不合法的,因为在add方法中需要传入Common父类的字节码对象,而Common1是继承自Common,所以直接不合法。

在实际开发中其实知道什么时候定义什么类型的泛型就ok,在mvp实际案例中泛型用得比较广泛,大家可以根据实际项目来找找泛型的感觉,只是面试的时候需要理解类型擦除是针对谁而言的。关注微信公众号:Java技术栈,获取更多Java技术干货。

类型擦除

其实在开篇的时候已经通过例子说明了,通过反射绕开泛型的定义,也说明了类中定义的泛型最终是以Object被jvm执行。

所有的泛型在jvm中执行的时候,都是以Object对象存在的,加泛型只是为了一种代码的规范,避免了开发过程中再次强转。

泛型信息只存在于代码编译阶段,在进入 JVM 之前,与泛型相关的信息会被擦除掉,专业术语叫做类型擦除。

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