[Java知识库]Java泛型涉及的概念总结

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向上转型：

子类对象可以赋值给父类指针或接口指针。可以想象，父类（接口）派生出子类，画出来时，一般父类在上，子类在下，形象地表示为向上转型。

举例：Object obj = new Car();

不变：

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Number>();

以上赋值过程编译不通过，因为Java泛型不变形，对象的集合之间不保持继承关系。

协变：

Java提供协变声明，可以声明集合的子类，即集合对象的元素支持向上转型。可以简单记为：因为向上转型符合直觉，协变的协表示符合直觉、协调的意思。

List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>();

这里先看List和ArrayList，发生了向上转型。再看元素，“? extends Number”仅仅表示泛型下可以匹配Number的子类，不表示实际的类型，此处也发生了向上转型。可以确定，list中包含的元素都为Number类型。

逆变：

即发生向下转型，在非集合类型时，表现为类型强转，编译可以通过，但可能抛出运行时异常。

Car car = (Car) new Object();

Java集合对象也可以支持逆变，为了防止运行时异常，可以向集合中添加对象，但是不能获取对象。

List<? super Car> list = new ArrayList<Object>();

Car car = list.get(0);// not allowed

此处super仅表示逆变的声明。

实例化：

无法创建一下对象：

new ArrayList<? extends Number> ();

new List<? super Car>();

这种情形可以表达为不支持“实例化”，比如接口无法实例化，其仅仅定义了类的行为，不包括类的状态，逆变和协变也可以理解为定义了集合类的行为。

Effective Java中表达为PECS法则，即provider extends consumer super，提供者extends，消费者super。即可以向协变集合（提供者）中获取对象，向逆变集合（消费者）中添加对象。

强调一下，这里的extends、super和继承没有任何关系，只是一个通配符，叫阿猫阿狗也没有关系。

类型擦除：

由于Java泛型为类型擦除机制，即编译器进行类型类型转换，实际的泛型字节码不包含泛型类型。通配符<? extends T> <? super T>均擦除为T，其他情况下擦除为Object。

物化：

一个比较难的概念，后续我会详细写文章说明。简单理解为可以获取容易运行时类型信息，Java泛型没有物化其泛型参数，数组物化了其运行时类型信息，即在数组创建时必须指定元素类型（在期对象头中）。

new T[] 这种创建时不允许的。

创建连接图时，其声明如下：

List<Integer>[] adj = new List<Integer>[n]; //错误
List<Integer>[] adj = new List<?>[n]; //正确
List<Integer>[] adj = new List[n]; // 正确，不推荐

泛型参数不能物化，只有一个例外，List<?> 这种叫做未指定通配符，其可以理解为List<? extends Object>，但是是可物化的，这里表示使用了泛型。

前向兼容：

Java8的代码可以在Java17JDK上运行，即为前向兼容（Forward Compatibility)。前向兼容是一项优秀的语言特点，但是给语言设计者提供了挑战。

Java5 之前没有泛型，开发者需要自己进行类型转化，编译器无法进行对应的类型检查。而且一个List集合对象的元素可以是不同类型的，偏离了集合对象的本意。

若要实现前向兼容，则要求编译器不进行类型检查，此时编译器会报warning(unchecked type)。由此引入了raw type（List）和parameterized type(List<Integer>)，原始类型和参数化类型。

List list = new ArrayList<Integer>();

list.add(1);

List<? extends Integer> list2 = list;

以上，第一行编译器报raw use, 第二行会报uncheck call，第三行报unchecked assignment。如果代码有问题，可能会在运行时才能检查出。

数组支持协变：

集合对象的协变不能添加元素，数组可以添加元素。看似数组支持的功能更为强大，但是会失去编译器的编译器检查。很多人认为，这个设计是一种错误，但是由于前向兼容的约束，新版本的Java也不能修改这个设计。

Object[] objs = new Car[n];

// ...

objs[0] = new House();

以上的每一步但看都是正确的，而且编译可以通过，但是实际上数组的实际类型为Car[]，不能添加House类型，运行时报ArrayStoreException。