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Java中的类型擦除与桥方法

类型擦除

Java在语法中虽然存在泛型的概念,但是在虚拟机中却没有泛型的概念,虚拟机中所有的类型都是普通类。无论何时定义一个泛型类型,编译后类型会被都被自动转换成一个相应的原始类型。

比如这个类

public class Parent<T>
{
    public void sayHello(T value)
    {
        System.out.println("This is Parent Class, value is " + value);
    }
}

在编译后就变成了

public class Parent
{
    public void sayHello(Object value)
    {
        System.out.println("This is Parent Class, value is " + value);
    }
}

对类型变量进行替换的规则有两条:

  • 若为无限定的类型,如<T>,被替换为Object
  • 若为限定类型,如<T extends Comparable & Serializable>,则用第一个限定的类型变量来替换,在这里被替换为Comparable

桥方法

类型擦除后,就产生了一个奇怪的现象。

假设有一个超类:

public class Parent<T>
{
    public void sayHello(T value)
    {
        System.out.println("This is Parent Class, value is " + value);
    }
}

以及一个子类:

public class Child extends Parent<String>
{
    public void sayHello(String value)
    {
        System.out.println("This is Child class, value is " + value);
    }
}

最后有以下测试代码,企图实现多态:

public class MainApp
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Child child = new Child();
        Parent<String> parent = child;

        parent.sayHello("This is a string");
    }
}

运行的时候,会对Child类的方法表进行搜索,先分析一下Child类的方法表里有哪些东西:

1. sayHello(Object value) : 从类型被擦除后的超类中继承过来
2. sayHello(String value) : 自己新增的方法,和超类毫无联系
3. 一些从Object类继承来的方法,这里忽略

按理来说,这段测试代码应该不能通过编译,因为要实现多态的话,所调用的方法必须在子类中重写,但是在这里Child类并没有重写Parent类中的sayHello(Object value)方法,只是单纯的继承而已,并且新加了一个参数不同的同名方法。

但是结果是可以正常运行。

原因是编译器在Child类中自动生成了一个桥方法:

public void sayHello(Object value)
{
    sayHello((String) value);
}

可以看出,这个桥方法实际上就是对超类中sayHello(Obejct)的重写。这样做的原因是,当程序员在子类中写下以下这段代码的时候,本意是对超类中的同名方法进行重写,但因为超类发生了类型擦除,所以实际上并没有重写成功,因此加入了桥方法的机制来避免类型擦除与多态发生冲突。

public class Child extends Parent<String>
{
    public void sayHello(String value)
    {
        System.out.println("This is Child class, value is " + value);
    }
}

桥方法并不需要自己手动生成,一切都是编译器自动完成的。

桥方法与Geter

同样的,如果超类中有getter的话,在使用多态的时候也可能发生冲突。假设有超类被类型擦除后存在这样一个方法:

Obejct getValue()

然后在子类中,程序员想要重写这个方法,因此新增了一个这样的方法:

String getValue()

但是正如前面所述,重写并没有起作用,甚至还应该报错,因为在子类中,根据 函数签名=方法名+参数 的原则,从超类继承的方法与新增的方法冲突了。

但实际上这样的代码是可以工作的,原因在于,JVM是用返回值+方法名+参数的方式来计算函数签名的,所以编译器就可以借助这一原则来生成一个桥方法。不过这种计算函数签名的方法仅仅存在于虚拟机中。

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发布时间:2017-10-19 13:41:31

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