Java核心技术：泛型程序设计——泛型代码和虚拟机

虚拟机没有泛型类对象——所有对象都属于普通类。所以泛型类会在编译时被翻译成普通类。

类型擦除

无论何时定义一个泛型类型，都自动提供了一个相应的原始类型（raw type）。原始类型的名字就是删除类型参数后的泛型类型名。擦除（erased）类型变量，并替换为限定类型（无线定的变量用Object）。
例如，Pair的原始类型如下所示：

public class Pair
{
	private Object first;
	private Object second;

	public Pair(Object first, Object second)
	{
		this.first = first;
		this.second = second;
	}

	public Object getFirst() { return first; }
	public Object getSecond() { return second; }
	
	public void setFirst(Object newValue) { first = newValue; }
	public void setSecond(Object newValue) { second = newValue; }
}

因为T是一个无限定的变量，所以直接用Object替换。结果是一个普通的类，这与泛型引入Java语言之前的实现是类似的。
原始类型用第一个限定的类型变量来替换，如果没有给定限定用Object替换。如果声明了一个不同的类型：

public class Interval(T extends Comparable & Serizalizable> implements Serializable
{
	private T lower;
	private T upper;
	...
	public Interval(T first, T second)
	{
		if(first.compareTo(second) <= 0) { lower = first; upper = second; }
		else { lower = second; upper = first; }
	}
}

原始类型的Interval如下：

public class Interval implements Serializable
{
	private Comparable lower;
	private Comparable upper;
	...
	public Interval(Comparable first, Comparable second) { ... }
}

如果将Interavel切换限定为：class Interavel<T extends Serializable & Comparable>，原始类型将用Serializable替换T，编译器在必要时要向Comparable插入强制类型转换。为了提高效率，应该将标签（tagging）接口放在便捷列表的末尾。

翻译泛型表达式

当程序调用泛型方法时，如果擦除返回类型，编译器插入强制类型转换。例如：

Pair<Employee> budies = ...;
Employee buddy = (Employee) buddies.getFirst();

当存取一个泛型域时也要插入强制类型转换。例如：

Employee buddy = (Employee) buddies.first;

翻译泛型方法

泛型方法中的类型擦除会去掉类型参数，只留下限定类型。例如：

// public static <T extends Comparable> T min(T[] a)
public static Comparable min(Comparable[] a)

类型参数T已经被擦除，只留下限定类型Comparable。
方法的擦除会带来复杂的问题。示例：

class DateInterval extends Pair<LocalDate>
{
	public void setSecond(LocalDate second)
	{
		if(second.compareTo(getFirst()) >= 0)
		{
			super.setSecond(second);
		}
	}
	...
}

在DateInterval类中，我们想覆盖Pair的setSecond方法来确保第二个值永远不小于第一个值。DateInterval类擦除后变成：

class DateInterval extends Pair //after erasure
{
	public void setSecond((LocalDate second) { ... }
	...
}

这个时候问题就出来了，我们发现DateInterval类中的setSecond方法参数与Pair类中的setSecond方法参数不一样。这样，DateInterval类就有两个setSecond方法：

// 自己的
public void setSecond(LocalDate second) { ... }
// 从Pair父类中继承的
public void setSecond(Object second) { ... }

我们原本想通过在DateInterval类中重写父类Pair的setSecond方法来实现继承多态性，可是类型擦除后，变成了重载。考虑一下代码：

Pair<LocalDate> pair = new DateInterval(...);
pair.setSecond(LocalDate.now());

pair是Pair<LocalDate>类型，当在pair对象上调用setSecond(LocalDate.now())时，会执行Pair的setSecond(Object second)方法，由于pair引用DateInterval对象，如果DateInterval类的setSecond方法覆盖了父类的该方法，应该调用DateInterval.setSecond(LocalDate)。但DateInerval没有重写而是重载了Pair.setSecond(Object)方法，也就是说是类型擦除与多态发送了冲突。（更多说明参见：【java】–泛型-类型擦除与多态的冲突和解决方法_Java_qfzhangwei的专栏-优快云博客）
要解决这个问题，就需要编译器在DateInterval类中生成一个桥方法（bridge method）：

public void setSecond(Object second)
{
	setSecond((Date) second);
}

（编译器在编译阶段自动生成）
跟踪下列语句的执行：

pair.setSecond(LocalDate.now());

变量pair已经声明为类型Pair<LocalDate>，并且这个类型只有一个简单的方法叫setSecond，即setSecond(Object)。虚拟机用pair引用的对象调用这个方法。这个对象是DateInterval类型的，因而将会调用DateInterval.setSecond(Object)方法。这个方法是合成的桥方法。它调用DateInterval.setSecond(Date)，这正是我们所期望的操作效果。
桥方法可能会变得十分奇怪。假设DateInerval也覆盖了getSecond方法：

class DateInterval extends Pair<LocalDate>
{
	public LocalDate getSecond() { ... }
	...
}

在DateInterval类中，有两个getSecond方法：

LocalDate getSecond() // defined in DateInterval
Object getSecond() // overrides the method defined in Pair to call the first method

我们不能这样编写Java代码，它们有相同的方法名称且都没有参。但是，在虚拟机中，是用参数类型和返回类型确定一个方法的。因此，编译可能产生两个仅返回类型不同的方法字节码，虚拟机能够正确地处理这一情况。
桥方法不仅用于泛型类型。在一个方法覆盖另一个方法时可以指定一个更严格的返回类型。例如：

public class Employee implements Cloneable
{
	public Employee clone() throws CloneNotSupportedException { ... }

Object.clone和Employee.clone方法被说成具有协变的返回类型（covariant return types）。实际上，Employee类有两个克隆方法：

Employee clone() // defaine above
Object clone() // synthesized bridge method, overrides Object.clone

合成的桥方法调用了新定义的方法。
总之，需要记住有关Java泛型转换的事实：

• 虚拟机中没有泛型，只有普通的类和方法。
• 所有的类型参数都用它们的限定类型替换。
• 桥方法被合成来保持多台。
• 为保持类型安全性，必要时插入强制类型转换。

调用遗留代码

设计Java泛型类型时，主要目标是允许泛型代码和遗留代码之间能互操作。
下面示例中，要想设置一个JSlider标签，可以使用方法：

void setLabelTable(Dictionary table)

这里的Dictionary是一个原始类型，因为实现JSlider类时Java中还不存在泛型。不过，填充Dictionary时，要使用泛型类型。

Dictionary<Integer, Component> labelTable = new Hashtable<>();
lableTable.put(0, new JLable(new ImageIcon("nine.gif")));
lableTable.put(20, new JLable(new ImageIcon("ten.gif")));
...

将Dictionary<Integer, Component>对象传递给setLabelTable时，编译器会发送一个警告。

slider.setLabelTable(labelTable); // Warning

毕竟，编译器无法确定setLabelTable可能会对Dictionary对象做什么操作。这个方法可能会用字符串替换所有的关键字。这就打破了关键字类型为整数(Integer)的承诺，未来的操作有可能会产生强制类型转换的异常。
这个警告对操作不会产生什么影响，最多考虑一下JSlider有可能用Dictionary·对象做什么就可以了。这里十分清楚，JSlider只阅读这个信息，因此可以忽略这个警告。
在查看了警告之后，可以利用注解（annotation）使之消失。注解必须放在生成这个警告的代码所在的方法之前，如下：

@SuppressWarning("unchecked")
Dictionary<Integer, Components> labelTable = slider.getLabelTable(); // No warning

或者，可以标注整个方法，这个注解会关闭对方法中所有代码的检查。