Java高级面试:Java的泛型实现机制是怎么样的?

说到Java泛型，面试官其实就是想要问你是否了解过Java中的类型擦除。当然，如果你面临的是校招面试，能说出类型擦除已经很不错，但是我个人觉得，如果面的是中级Android程序员甚至高级Android程序员，对类型擦除的各种特性以及优势还是需要有比较深的了解。所以，回答这个问题，先从类型擦除入手：

1. 类型擦除有什么优势？

1.1 减小运行时内存负担

实际上，我们知道在Java中，是不存在类似 List<Integer> ， List<Double> 等等这样的类型，真正被加载进方法区存储的只有List类型，这就是类型擦除。

1.2 向前兼容性好

Java在1.5版本才推出泛型这个概念，当时Java语言的用户群已经是一个相当庞大的数量了，所以向前兼容也是当时Java开发者着重考虑的一个点。不管在前泛型时代还是泛型时代，以下的写法都是被允许的，它们的泛型元素都是Raw类型：

List list;
ArrayList array;

2. 类型擦除存在什么问题？

2.1 基本类型无法作为泛型实参

基本类型无法作为泛型实参，在使用过程中就意味着会有装箱和拆箱的开销：

List<int> intArray; // compile error
List<Integer> intArray; // compile success
List<double> intArray; // compile error
List<Double> intArray; // compile success

为此，谷歌也推出了 SpareArray 的数据结构来提高执行效率，如使用 SparseBooleanArray 来取代 HashMap<Integer, Boolean> ， SparseIntArray 用来取代 HashMap<Integer, Integer> 等等，大家有兴趣的可以研究。

2.2 泛型类型无法用作方法重载

类型擦除意味着 List<Integer> 和 List<Double> 编译后其类型都是 List ，也就是属于同个方法：

public void testMethod(List<Integer> array) {}
public void testMethod(List<Double> array) {} // compile error

2.3 泛型类型无法当做真实类型使用

由于类型擦除后像 List<T> 这样的类型是不存在的，所以也就无法直接当成真实类型使用：

static <T> void genericMethod(T t) {
 T newInstance = new T(); // compile errror
 Class c = T.class; // compile errror
 List<T> list = new ArrayList<T>(); // compile errror
 if (list instance List<Integer>) {} // compile errror
}

这也是Gson.fromJson需要传入Class的原因：

public <T> T fromJson(String json, Class<T> classOfT) 
 throws JsonSyntaxException {
 Object object = fromJson(json, (Type)classOfT);
 return Primitives.wrap(classOfT).cast(object);
}

2.4 静态方法无法引用类泛型参数

类的泛型参数只有在类实例化的时候才知道，而静态方法的执行不需要有类的示例存在，所以静态方法无法引用类泛型参数：

class GenericClass<T> {
 public static T max(T a, T b) {}
}

2.5 泛型类型会带来类型强转的运行时开销

在实际项目中我们会经常看见这样的代码：

List<String> strList = new Array<>();
strList.add("Hallo");
String value = strList.get(0);

但实际字节码指令执行 strList.get() 方法时，经过类型擦除后，还是需要做类型强转：

INVOKEINTERFACE java/util/List.get (I)Ljava/lang/Object;
CHECKCAST java/lang/String

3. 类型擦除后怎么获取泛型参数？

在Java中，泛型类型虽然被擦除了，但是被擦除的类型信息还是会以某种形式存储下来，并支持在运行时获取。这种形式就是指元素附加的签名信息（ Signatures ）,谷歌是这么定义 Signatures ：

Signatures encode declarations written in Java programming language that use types outside the type system of the Java Virtual Machine. They support reflection and debugging , as well as compilation when only class files are available.

获取 Signatures 的方法如下：

class GenericClass<T> {}
class ConcreteClass extends GenericClass<String> {
 public List<String> getArray() {}
}
// 获取类元素泛型
ParameterizedType genericType = 
 (ParameterizedType)ConcreteClass.class.getGenericSuperClass();
// 获取方法元素泛型
ParameterizedType genericType = 
 (ParameterizedType)ConcreteClass.class.getMethod("getArray").getGenericReturnTypes、();

当然，在混淆时需要保留签名信息：

-keepattributes Signature

一个很经典的例子，Gson构建泛型Type，实际上调用的就是 getGenericReturnTypes 方法：

Type genericType = new TypeToken<List<Integer>>(){}.getType();

总结起来就是，Java的泛型实现正是使用类型擦除机制，而对于类型擦除机制，有其优势也有其弊端，在编程开发中需要有对其详细的见解才能写出高效的代码。