Java泛型的實作原理

一、Java泛型介紹 

    泛型是Java 1.5的新特性，泛型的本質是參數化類型，也就是說所操作的資料型態被指定為一個參數。這種參數類型可以用在類別、介面和方法的建立中，分別稱為泛型類別、泛型介面、泛型方法。

       Java泛型被引入的好處是安全簡單。

    在Java SE 1.5之前，沒有泛型的情況的下，透過對類型Object的引用來實現參數的“任意化”，“任意化”帶來的缺點是要做顯式的強制類型轉換，而這種轉換是要求開發者對實際參數類型可以預知的情況下進行的。對於強制類型轉換錯誤的情況，編譯器可能不提示錯誤，在運行的時候才出現異常，這是一個安全隱患。 

    泛型的好處是在編譯的時候檢查型別安全，所有的強制轉換都是自動且隱式的，以提高程式碼的重複使用率。 

    泛型在使用上還有一些規則與限制：

 

1、泛型的型別參數只能是類別型別（包括自訂類別），不能是簡單型別。 

2、同一種泛型可以對應多個版本（因為參數類型是不確定的），不同版本的泛型類別實例是不相容的。 

3、泛型的型別參數可以有多個。 

4、泛型的參數型別可以使用extends語句，例如。習慣上成為「有界類型」。

5、泛型的參數型別還可以是通配符型別。

Class<?> classType = Class.forName(java.lang.String);

    泛型還有介面、方法等等，內容很多，需要花費一番功夫才能理解掌握並熟練應用。

二、Java泛型實作原理：型別擦出

       Java的泛型是偽泛型。在編譯期間，所有的泛型資訊都會被擦除掉。正確理解泛型概念的首要前提是理解類型擦出（type erasure）。

       Java中的泛型基本上都是在編譯器這個層次來實現的。在產生的Java字節碼中是不包含泛型中的類型資訊的。使用泛型的時候加上的型別參數，會在編譯器在編譯的時候去掉。這個過程就稱為類型擦除。

    如程式碼中定義的List

三、類型擦除後保留的原始類型

    原始類型（raw type）就是擦除去了泛型訊息，最後在字節碼中的類型變數的真正類型。無論何時定義一個泛型類型，相應的原始類型都會自動地提供。類型變數被擦除（crased），並使用其限定類型（無限定的變數以Object）替換。

class Pair<T> {    
  private T value;    
  public T getValue() {    
    return value;    
  }    
  public void setValue(T  value) {    
    this.value = value;    
  }    
}

 Pair的原始類型為：

class Pair {    
  private Object value;    
  public Object getValue() {    
    return value;    
  }    
  public void setValue(Object  value) {    
    this.value = value;    
  }    
}

    因為在Pair中，T是一個無限定的類型變量，所以用Object替換。結果就是一個普通的類，如同泛型加入java變成語言之前已經實現的那樣。在程式中可以包含不同類型的Pair，如Pair或Pair，但是，擦除類型後它們就成為原始的Pair類型了，原始類型都是Object。

 

如果類型變數有限定，那麼原始型別就用第一個邊界的型別變數來取代。

像Pair這樣聲明：

public class Pair<T extends Comparable& Serializable> {

  那麼原始類型就是Comparable

 

    注意：

    時要向Comparable插入強制類型轉換。為了提高效率，應該將標籤（tagging）介面（即沒有方法的介面）放在邊界限定清單的末端。

    要區分原始型別和泛型變數的型別

    在呼叫泛型方法的時候，可以指定泛型，也可以不指定泛型。

    在不指定泛型的情況下，泛型變數的型別為 該方法中的幾個型別的同一個父類別的最小級，直到Object。

    在指定泛型的時候，該方法中的幾種類型必須是該泛型實例類型或其子類別。

public class Test{    
  public static void main(String[] args) {    
    /**不指定泛型的时候*/    
    int i=Test.add(1, 2); //这两个参数都是Integer，所以T为Integer类型    
    Number f=Test.add(1, 1.2);//这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Number    
    Object o=Test.add(1, "asd");//这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Object    
    
    /**指定泛型的时候*/    
    int a=Test.<Integer>add(1, 2);//指定了Integer，所以只能为Integer类型或者其子类    
    int b=Test.<Integer>add(1, 2.2);//编译错误，指定了Integer，不能为Float    
    Number c=Test.<Number>add(1, 2.2); //指定为Number，所以可以为Integer和Float    
  }    
  
  //这是一个简单的泛型方法    
  public static <T> T add(T x,T y){    
    return y;    
  }    
}

    其實在泛型類別中，不指定泛型的時候，也差不多，只不過這個時候的泛型類型為Object，就比如ArrayList中，如果不指定泛型，那麼這個ArrayList中可以放任意類型的對象。

四、C++模板實作

    雖然我不懂C++，但我也在網路上找了下C++的實作方式。

    在c++中為每個模板的實例化產生不同的類型，這現象稱為「模板程式碼膨脹」。

例如 vector， vector, vector, 這裡總共會產生3份不同的vector程式碼。

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