破案了！關(guān)于 Java 泛型擦除的那些破事
大家好，我是“福爾摩斯”上身的二哥呀!
由于最近經(jīng)常在知乎上回答問題，所以吳某和都某的瓜我第一時間就吃了。我心想，這次XX徹底涼涼了呀，沒想到最后警方通報是一期金錢詐騙案，我當(dāng)時就炸了!
我去，還帶這種操作呀!
這件事給二哥造成了極壞的后遺癥，以至于我滿腦子都是破案、破案、破案，一直到現(xiàn)在，還沒有徹底消退。
這不，有讀者在《教妹學(xué)Java》專欄的第 46 講：泛型里提了這樣一個問題：關(guān)于類型擦除的。
我當(dāng)時就決定了：我一定要破這個案!Java 泛型表面一套背后一套的作法實在是太可惡了。
害，為了讓大家學(xué)點真正的技術(shù)，二哥也是費盡心思啊。
簡單來回顧一下類型擦除，看下面這段代碼。
- public class Cmower {
- public static void method(ArrayList<String> list) {
- System.out.println("Arraylist<String> list");
- }
- public static void method(ArrayList<Date> list) {
- System.out.println("Arraylist<Date> list");
- }
- }
在淺層的意識上，我們會認為 ArrayList
但由于類型擦除的原因，以上代碼是不會編譯通過的——編譯器會提示一個錯誤：
'method(ArrayList)' clashes with 'method(ArrayList)'; both methods have same erasure
意思就是說，兩個 method() 方法經(jīng)過類型擦除后的方法簽名是完全相同的，Java 是不允許這樣做的。
按照我們的假設(shè)：如果 Java 能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的泛型，兩個 method() 方法是可以同時存在的，就好像方法重載一樣。
- public class Cmower {
- public static void method(String list) {
- }
- public static void method(Date list) {
- }
- }
為什么 Java 不能實現(xiàn)真正意義上的泛型呢?背后的原因是什么?
第一，兼容性
Java 在 2004 年已經(jīng)積累了較為豐富的生態(tài)，如果把現(xiàn)有的類修改為泛型類，需要讓所有的用戶重新修改源代碼并且編譯，這就會導(dǎo)致 Java 1.4 之前打下的江山可能會完全覆滅。
想象一下，你的代碼原來運行的好好的，就因為 JDK 的升級，導(dǎo)致所有的源代碼都無法編譯通過并且無法運行，是不是會非常痛苦?從此再也不愛 Java 了呢?
類型擦除就完美實現(xiàn)了兼容性，Java 1.5 之后的類可以使用泛型，而 Java 1.4 之前沒有使用泛型的類也可以保留，并且不用做任何修改就能在新版本的 Java 虛擬機上運行。
老用戶不受影響，新用戶可以自由地選擇使用泛型，可謂一舉兩得。
第二，不是“實現(xiàn)不了真正的泛型”
Pizza，1996 年的實驗語言，在 Java 的基礎(chǔ)上擴展了泛型。
Pizza 教程地址：http://pizzacompiler.sourceforge.net/doc/tutorial.html
這里插一下 Java 的版本歷史，大家好有一個時間線上的觀念。
- 1995年5月23日，Java語言誕生
- 1996年1月，JDK1.0 誕生
- 1997年2月18日，JDK1.1發(fā)布
- 1998年2月，JDK1.1被下載超過2,000,000次
- 2000年5月8日，JDK1.3發(fā)布
- 2000年5月29日，JDK1.4發(fā)布
- 2004年9月30日18:00 PM，J2SE1.5 發(fā)布
也就是說，Pizza 在 JDK 1.0 的版本上就實現(xiàn)了“真正意義上的”泛型，我引過來兩段例子，大家一看就明白了。
首先是 StoreSomething，一個泛型類，標(biāo)識符是大寫字母 A 而不是我們熟悉的大寫字母 T。
- class StoreSomething<A> {
- A something;
- StoreSomething(A something) {
- this.something = something;
- }
- void set(A something) {
- this.something = something;
- }
- A get() {
- return something;
- }
- }
這個 A 呢，可以是任何合法的 Java 類型(比如說 String 和 int)：
除此之外，Pizza 的泛型還可以直接使用 new 關(guān)鍵字進行聲明，并且 Pizza 編譯器會從構(gòu)造方法的參數(shù)上推斷出具體的對象類型，究竟是 String 還是 int。要知道，Java 的泛型因為類型擦除的原因，我們開發(fā)人員是無法知道一個 ArrayList 究竟是 ArrayList
- ArrayList<Integer> ints = new ArrayList<Integer>();
- ArrayList<String> strs = new ArrayList<String>();
- System.out.println(ints.getClass());
- System.out.println(strs.getClass());
輸出結(jié)果：
- class java.util.ArrayList
- class java.util.ArrayList
都是 ArrayList 而已。
那 Pizza 這種“真正意義上的泛型”為什么沒有被 Java 采納呢?想必這是大家都很關(guān)心的問題。
事實上，Java 的核心開發(fā)組對 Pizza 的泛型設(shè)計非常感興趣，并且與 Pizza 的設(shè)計者 Martin 和 Phil 取得了聯(lián)系，新合作了一個項目 Generic Java，爭取在 Java 中添加泛型支持，但不引入 Pizza 的其他功能，比如說函數(shù)式編程。
這里再補充一點維基百科上的資料，Martin Odersky 是一名德國計算機科學(xué)家，他和其他人一起設(shè)計了 Scala 編程語言，以及 Generic Java(還有之前的 Pizza)，他實現(xiàn)的 Generic Java 編譯器成為了 Java 編譯器 javac 的基礎(chǔ)。
站在馬后炮的思維來看，Pizza 的泛型設(shè)計和函數(shù)式編程非常具有歷史前瞻性。然而 Java 的核心開發(fā)組在當(dāng)時似乎并不想把函數(shù)式編程引入到 Java 中。
以至于 Java 在 1.4 之前仍然是不支持泛型的，為什么 Java 1.5 的時候又突然支持泛型了呢?
當(dāng)然是到了不支持不行的時候了。
沒有泛型之前，我們可以這樣寫代碼：
- ArrayList list = new ArrayList();
- list.add("沉默王二");
- list.add(new Date());
不管是 String 類型，還是 Date 類型，都可以一股腦塞進 ArrayList 當(dāng)中，這看起來似乎很方便，但取的時候就悲劇了。
- String s = list.get(1);
這樣取行嗎?
不行。
還得加上強制轉(zhuǎn)換。
- String s = (String) list.get(1);
但我們知道，這行代碼在運行的時候必然會出錯：
- Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.util.Date cannot be cast to java.lang.String
這就又回到“兼容性”的問題了。
Java 語言和其他編程語言不一樣，有著沉重的歷史包袱，1.5 之前已經(jīng)有大量的程序部署在生產(chǎn)環(huán)境下了，這時候如果一刀切，原來沒有使用泛型的代碼直接扼殺了，后果不堪想象。
Java 一直以來都強調(diào)兼容性，我認為這也是 Java 之所以能被廣泛使用的主要原因之一，開發(fā)者不必擔(dān)心 Java 版本升級的問題，一個在 JDK 1.4 上可以跑的代碼，放在 JDK 1.5 上仍然可以跑。
這里必須得說明一點，J2SE1.5 的發(fā)布，是 Java 語言發(fā)展史上的重要里程碑，為了表示該版本的重要性，J2SE1.5 也正式更名為 Java SE 5.0，往后去就是 Java SE 6.0，Java SE 7.0。。。。
但 Java 并不支持高版本 JDK 編譯生成的字節(jié)碼文件在低版本的 JRE(Java 運行時環(huán)境)上跑。
針對泛型，兼容性具體表現(xiàn)在什么地方呢?仔細看下面這段代碼。
- ArrayList<Integer> ints = new ArrayList<Integer>();
- ArrayList<String> strs = new ArrayList<String>();
- ArrayList list;
- list = ints;
- list = strs;
如果要實現(xiàn)泛型，又要保證之前的代碼不受影響，上面這段代碼必須得能夠編譯運行。怎么辦呢?
就只能搞類型擦除了!
真所謂“表面上一套，背后玩另外一套”呀!
編譯前進行泛型檢測，ArrayList
但編譯后的字節(jié)碼文件里，是沒有泛型的，放的都是 Object。
Java 神奇就神奇在這，表面上萬物皆對象，但為了性能上的考量，又存在 int、double 這種原始類型，但原始類型又沒辦法和 Object 兼容，于是我們就只能寫 ArrayList
這恐怕也是 Java 泛型被吐槽的原因之一了。
一個好消息是 Valhalla 項目正在努力解決這些因為泛型擦除帶來的歷史遺留問題。
Project Valhalla：正在進行當(dāng)中的 OpenJDK 項目，計劃給未來的 Java 添加改進的泛型支持。
源碼地址：http://openjdk.java.net/projects/valhalla/
希望能給我們帶來真正意義上的泛型?也許 9 月份的 JDK 17 就有了?
怎么樣?類型擦除這個案可以結(jié)了吧?
我是“福爾摩斯”上身的二哥呀，我們下期見~
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