擦拭法
泛型是一种类似”模板代码“的技术，不同语言的泛型实现方式不一定相同。
Java语言的泛型实现方式是擦拭法（Type Erasure）。
所谓擦拭法是指，虚拟机对泛型其实一无所知，所有的工作都是编译器做的。
例如，我们编写了一个泛型类Pair<T>，这是编译器看到的代码：
public class Pair<T> {
private T first;
private T last;
public Pair(T first, T last) {
this.first = first;
this.last = last;
}
public T getFirst() {
return first;
}
public T getLast() {
return last;
}
}
而虚拟机根本不知道泛型。这是虚拟机执行的代码：
public class Pair {
private Object first;
private Object last;
public Pair(Object first, Object last) {
this.first = first;
this.last = last;
}
public Object getFirst() {
return first;
}
public Object getLast() {
return last;
}
}
因此，Java使用擦拭法实现泛型，导致了：
- 编译器把类型
<T>视为Object； - 编译器根据
<T>实现安全的强制转型。
使用泛型的时候，我们编写的代码也是编译器看到的代码：
Pair<String> p = new Pair<>("Hello", "world");
String first = p.getFirst();
String last = p.getLast();
而虚拟机执行的代码并没有泛型：
Pair p = new Pair("Hello", "world");
String first = (String) p.getFirst();
String last = (String) p.getLast();
所以，Java的泛型是由编译器在编译时实行的，编译器内部永远把所有类型T视为Object处理，但是，在需要转型的时候，编译器会根据T的类型自动为我们实行安全地强制转型。
了解了Java泛型的实现方式——擦拭法，我们就知道了Java泛型的局限：
局限一：<T>不能是基本类型，例如int，因为实际类型是Object，Object类型无法持有基本类型：
Pair<int> p = new Pair<>(1, 2); // compile error!
局限二：无法取得带泛型的Class。观察以下代码：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Pair<String> p1 = new Pair<>("Hello", "world");
Pair<Integer> p2 = new Pair<>(123, 456);
Class c1 = p1.getClass();
Class c2 = p2.getClass();
System.out.println(c1==c2); // true
System.out.println(c1==Pair.class); // true
}
}
class Pair<T> {
private T first;
private T last;
public Pair(T first, T last) {
this.first = first;
this.last = last;
}
public T getFirst() {
return first;
}
public T getLast() {
return last;
}
}
因为T是Object，我们对Pair<String>和Pair<Integer>类型获取Class时，获取到的是同一个Class，也就是Pair类的Class。
换句话说，所有泛型实例，无论T的类型是什么，getClass()返回同一个Class实例，因为编译后它们全部都是Pair<Object>。
局限三：无法判断带泛型的类型：
Pair<Integer> p = new Pair<>(123, 456);
// Compile error:
if (p instanceof Pair<String>) {
}
原因和前面一样，并不存在Pair<String>.class，而是只有唯一的Pair.class。
局限四：不能实例化T类型：
public class Pair<T> {
private T first;
private T last;
public Pair() {
// Compile error:
first = new T();
last = new T();
}
}
上述代码无法通过编译，因为构造方法的两行语句：
first = new T();
last = new T();
擦拭后实际上变成了：
first = new Object();
last = new Object();
这样一来，创建new Pair<String>()和创建new Pair<Integer>()就全部成了Object，显然编译器要阻止这种类型不对的代码。
要实例化T类型，我们必须借助额外的Class<T>参数：
public class Pair<T> {
private T first;
private T last;
public Pair(Class<T> clazz) {
first = clazz.newInstance();
last = clazz.newInstance();
}
}
上述代码借助Class<T>参数并通过反射来实例化T类型，使用的时候，也必须传入Class<T>。例如：
Pair<String> pair = new Pair<>(String.class);
因为传入了Class<String>的实例，所以我们借助String.class就可以实例化String类型。
不恰当的覆写方法
有些时候，一个看似正确定义的方法会无法通过编译。例如：
public class Pair<T> {
public boolean equals(T t) {
return this == t;
}
}
这是因为，定义的equals(T t)方法实际上会被擦拭成equals(Object t)，而这个方法是继承自Object的，编译器会阻止一个实际上会变成覆写的泛型方法定义。
换个方法名，避开与Object.equals(Object)的冲突就可以成功编译：
public class Pair<T> {
public boolean same(T t) {
return this == t;
}
}
泛型继承
一个类可以继承自一个泛型类。例如：父类的类型是Pair<Integer>，子类的类型是IntPair，可以这么继承：
public class IntPair extends Pair<Integer> {
}
使用的时候，因为子类IntPair并没有泛型类型，所以，正常使用即可：
IntPair ip = new IntPair(1, 2);
前面讲了，我们无法获取Pair<T>的T类型，即给定一个变量Pair<Integer> p，无法从p中获取到Integer类型。
但是，在父类是泛型类型的情况下，编译器就必须把类型T（对IntPair来说，也就是Integer类型）保存到子类的class文件中，不然编译器就不知道IntPair只能存取Integer这种类型。
在继承了泛型类型的情况下，子类可以获取父类的泛型类型。例如：IntPair可以获取到父类的泛型类型Integer。获取父类的泛型类型代码比较复杂：
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Class<IntPair> clazz = IntPair.class;
Type t = clazz.getGenericSuperclass();
if (t instanceof ParameterizedType) {
ParameterizedType pt = (ParameterizedType) t;
Type[] types = pt.getActualTypeArguments(); // 可能有多个泛型类型
Type firstType = types[0]; // 取第一个泛型类型
Class<?> typeClass = (Class<?>) firstType;
System.out.println(typeClass); // Integer
}
}
}
class Pair<T> {
private T first;
private T last;
public Pair(T first, T last) {
this.first = first;
this.last = last;
}
public T getFirst() {
return first;
}
public T getLast() {
return last;
}
}
class IntPair extends Pair<Integer> {
public IntPair(Integer first, Integer last) {
super(first, last);
}
}
因为Java引入了泛型，所以，只用Class来标识类型已经不够了。实际上，Java的类型系统结构如下：
┌────┐
│Type│
└────┘
▲
│
┌────────────┬────────┴─────────┬───────────────┐
│ │ │ │
┌─────┐┌─────────────────┐┌────────────────┐┌────────────┐
│Class││ParameterizedType││GenericArrayType││WildcardType│
└─────┘└─────────────────┘└────────────────┘└────────────┘
小结
Java的泛型是采用擦拭法实现的；
擦拭法决定了泛型<T>：
- 不能是基本类型，例如：
int； - 不能获取带泛型类型的
Class，例如：Pair<String>.class； - 不能判断带泛型类型的类型，例如：
x instanceof Pair<String>； - 不能实例化
T类型，例如：new T()。
泛型方法要防止重复定义方法，例如：public boolean equals(T obj)；
子类可以获取父类的泛型类型<T>。