泛型のwhy&how

 

Why，Java为什么需要泛型？

如果我需要我的代码适用于多种类型，那么我可以使用object；如果我需要限定这个类型必须具有特定的约定，那么我可以定义接口或者抽象类。总之，我都可以解决，再加上Java的反射功能，没有泛型之前Collection库一样过得好好的。

 

那么java为什么还要加上泛型这样的语法糖呢？答案就是，在编译期间就检查类型转换是否正确，而不是拖延到运行时期。我想这也是Java泛型最吸引人的地方，它无法像C++模板那样强大，但也不是一无是处。

 

在泛型没有出现之前，容器里的实现都是通过超类object可以让任何对象都放进去，但是一旦放进去之后，特定类型就向上转型为object，从而丧失了类型信息。要想从里面得到特定的类型信息只有手动强制转换，但是这个转换在编译时期是无法预知的，运行时期完全有可能抛出ClassCastException异常。从软件工程的角度看，如果能在编译时期就检查类型转换十分正确，这是一种进步。

什么时候使用泛型？

如果你要编写可以应用于多种类型的代码（比如你重新定义一种数据结构，或者一种算法），你的头脑的第一反应是使用object，但是考虑前面所说的，你可以使用没有边界的泛型来代替。如果你的代码必须现定于使用某种接口或类的子类，那么可以考虑使用有边界的泛型来代替。

举例，java.lang.ThreadLocal的实现

ThreadLocal是用来为每一个线程提供一个副本，可以确保这个副本变量只在一个线程中被使用到。

 典型的用法是保持数据库连接connection的线程封闭性：

 

private static ThreadLocal<Connection> connectionHolder
    = new ThreadLocal<Connection>() {
        public Connection initialValue() {
            return DriverManager.getConnection(DB_URL);
        }
    };

public static Connection getConnection() {
    return connectionHolder.get();
}

ThreadLocal的实现也是采用了泛型，源代码中get方法返回的是T，基于擦除的认识，在运行时，这个T实际上看不到了，也不是真正的Connection，而是普通的object，你完全可以将上面的代码<Connection>忽略掉，把ThreadLocal源代码里的T看成object，那你可能要问，它的get方法为什么就知道返回的是Connection类型呢，原因是编译器编译后，在get方法自动加上了类型转换并添加了桥方法，能做到这一步的前提是在编译时期已经经过了类型检查，如果类型检查不通过就不会生成class文件，也就不会有后面这些步骤了。

How，擦除，一种折中方案

泛型其实算不上是一种语言特性，它只是java实现泛型技术的一种折中，至于为什么选择擦除，我猜可能是为了保持向后兼容，使得泛型代码和非泛型代码能够共存。为了保持向后兼容，泛型对JVM是不可见的，也就是JVM根本不需要做很多变化，因为既然你实现泛型的主要目标是提供编译时期的类型检查安全，那么很多工作都应该在编译时期做，实际上也是这样的，擦除也就是这么一个原理，在运行时期看不见任何泛型参数，JVM执行泛型代码就像执行以前的普通代码一样！（当然不做任何改变也是不可能的，可以参考http://icyfenix.iteye.com/blog/1021949）。

 

我觉得理解擦除原理最重要的是区分编译时期和运行时期：

擦除步骤

首先，编译器检查类型是否安全，就像下面的代码是通不过的：

 

List<String > list = new ArraryList<String>();
list.add(“cantellow”);
int integer = list.get(0);//compile error

 

然后，将参数化类型中的类型参数"擦除"（erasure）掉，并且将类型变量用"上限（upper bound）"取代，通常情况下这些上限是 Object。这里的类型变量是指实例域，本地方法域，方法参数以及方法返回值中用来标记类型信息的"变量"，例如：实例域中的变量声明 A elem;，方法声明 Node (A elem){};，其中，A 用来标记 elem 的类型，它就是类型变量。

 

擦除规则：

如果泛型类型的类型变量没有限定(既是<T>) ，那么我们就用Object作为原始类型；

如果有限定(<T extends XClass>)，我们就XClass作为原始类型；

如果有多个限定(<T extends XClass1&XClass2>)，我们就用第一个边界的类型变量XClass1类作为原始类型； 

 

最后，添加类型转换并插入"桥方法"（bridge method），以便覆盖（overridden）可以正常的工作。关于更详细的擦除步骤请参考：http://www.iteye.com/topic/549509