Java 不能实现真正泛型的原因是什么？

拼搏现实的明天。 2021-09-13 14:44 241阅读 0赞

破案了！Java 不能实现真正泛型的原因

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简单来回顾一下类型擦除，看下面这段代码。

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");
        }
    }

在浅层的意识上，我们会认为 `ArrayList<String> list` 和 `ArrayList<Date> list` 是两种不同的类型，因为 String 和 Date 是不同的类。

但由于类型擦除的原因，以上代码是不会编译通过的——编译器会提示一个错误：

> 'method(ArrayList<String>)' clashes with 'method(ArrayList<Date>)'; both methods have same erasure

也就是说，两个 `method()` 方法经过类型擦除后的方法签名是完全相同的，Java 是不允许这样做的。

也就是说，按照我们的假设：如果 Java 能够实现真正意义上的泛型，两个 `method()` 方法是可以同时存在的，就好像方法重载一样。

public class Cmower {
        public static void method(String list) {
        }
    
        public static void method(Date list) {
        }
    }

为什么 Java 不能实现真正意义上的泛型呢？背后的原因是什么？

第一，兼容性

Java 在 2004 年已经积累了较为丰富的生态，如果把现有的类修改为泛型类，需要让所有的用户重新修改源代码并且编译，这就会导致 Java 1.4 之前打下的江山可能会完全覆灭。

想象一下，你的代码原来运行的好好的，就因为 JDK 的升级，导致所有的源代码都无法编译通过并且无法运行，是不是会非常痛苦？

类型擦除就完美实现了兼容性，Java 1.5 之后的类可以使用泛型，而 Java 1.4 之前没有使用泛型的类也可以保留，并且不用做任何修改就能在新版本的 Java 虚拟机上运行。

老用户不受影响，新用户可以自由地选择使用泛型，可谓一举两得。

第二，不是“实现不了”

*这部分内容参考自 R大@RednaxelaFX*

Pizza，1996 年的实验语言，在 Java 的基础上扩展了泛型。

> Pizza 教程地址：[http://pizzacompiler.sourceforge.net/doc/tutorial.html][http_pizzacompiler.sourceforge.net_doc_tutorial.html]

这里插一下 Java 的版本历史，大家好有一个时间线上的观念。

*  1995年5月23日，Java语言诞生
 *  1996年1月，JDK1.0 诞生
 *  1997年2月18日，JDK1.1发布
 *  1998年2月，JDK1.1被下载超过2,000,000次
 *  2000年5月8日，JDK1.3发布
 *  2000年5月29日，JDK1.4发布
 *  2004年9月30日18:00 PM，J2SE1.5 发布

也就是说，Pizza 在 JDK 1.0 的版本上就实现了“真正意义上的”泛型，我引过来两段例子，大家一看就明白了。

首先是 StoreSomething，一个泛型类，标识符是大写字母 A 而不是我们熟悉的大写字母 T。

class StoreSomething<A> {
         A something;
    
         StoreSomething(A something) {
             this.something = something;
         }
    
         void set(A something) {
             this.something = something;
         }
    
         A get() {
             return something;
         }
    }

这个 A 呢，可以是任何合法的 Java 类型：

StoreSomething<String> a = new StoreSomething("I'm a string!");
    StoreSomething<int> b = new StoreSomething(17+4);
    
    b.set(9);
    
    int i = b.get();
    String s = a.get();

对吧？这就是我们想要的“真正意义上的泛型”，A 不仅仅可以是引用类型 String，还可以是基本数据类型。要知道，Java 的泛型不允许是基本数据类型，只能是包装器类型。

![1179389-2d9b87a81b3ae19e.png][]

除此之外，Pizza 的泛型还可以直接使用 `new` 关键字进行声明，并且 Pizza 编译器会从构造方法的参数上推断出具体的对象类型，究竟是 String 还是 int。要知道，Java 的泛型因为类型擦除的原因，程序员是无法知道一个 ArrayList 究竟是 `ArrayList<String>` 还是 `ArrayList<Integer>` 的。

ArrayList<Integer> ints = new ArrayList<Integer>();
    ArrayList<String> strs = new ArrayList<String>();
    
    System.out.println(ints.getClass());
    System.out.println(strs.getClass());

输出结果：

class java.util.ArrayList
    class java.util.ArrayList

都是 ArrayList 而已。

那 Pizza 这种“真正意义上的泛型”为什么没有被 Java 采纳呢？这是大家都很关心的问题。

事实上，Java 的核心开发组对 Pizza 的泛型设计非常感兴趣，并且与 Pizza 的设计者 Martin 和 Phil 取得了联系，新合作了一个项目 Generic Java，争取在 Java 中添加泛型支持，但不引入 Pizza 的其他功能，比如说函数式编程。

*这里再补充一点维基百科上的资料，Martin Odersky 是一名德国计算机科学家，他和其他人一起设计了 Scala 编程语言，以及 Generic Java（还有之前的 Pizza），他实现的 Generic Java 编译器成为了 Java 编译器 javac 的基础。*

站在马后炮的思维来看，Pizza 的泛型设计和函数式编程非常具有历史前瞻性。然而 Java 的核心开发组在当时似乎并不想把函数式编程引入到 Java 中。

以至于 Java 在 1.4 之前仍然是不支持泛型的，为什么 Java 1.5 的时候又突然支持泛型了呢？

当然是到了不支持不行的时候了。

没有泛型之前，我们可以这样写代码：

ArrayList list = new ArrayList();
    list.add("沉默王二");
    list.add(new Date());

不管是 String 类型，还是 Date 类型，都可以一股脑塞进 ArrayList 当中，这看起来似乎很方便，但取的时候就悲剧了。

String s = list.get(1);

这样取行吗？

不行。

还得加上强制转换。

String s = (String) list.get(1);

但我们知道，这行代码在运行的时候必然会出错：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.util.Date cannot be cast to java.lang.String

这就又回到“兼容性”的问题了。

Java 语言和其他编程语言不一样，有着沉重的历史包袱，1.5 之前已经有大量的程序部署在生产环境下了，这时候如果一刀切，原来没有使用泛型的代码直接扼杀了，后果不堪想象。

Java 一直以来都强调兼容性，我认为这也是 Java 之所以能被广泛使用的主要原因之一，开发者不必担心 Java 版本升级的问题，一个在 JDK 1.4 上可以跑的代码，放在 JDK 1.5 上仍然可以跑。

*这里必须得说明一点，J2SE1.5 的发布，是 Java 语言发展史上的重要里程碑，为了表示该版本的重要性，J2SE1.5 也正式更名为 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 编译生成的字节码文件在低版本的 JRE（Java 运行时环境）上跑。

![1179389-b67ebc1d35735456.png][]

针对泛型，兼容性具体表现在什么地方呢？

ArrayList<Integer> ints = new ArrayList<Integer>();
    ArrayList<String> strs = new ArrayList<String>();
    ArrayList list;
    list = ints;
    list = strs;

表现在上面这段代码必须得能够编译运行。怎么办呢？

就只能搞类型擦除了！

真所谓“表面上一套，背后玩另外一套”呀！

编译前进行泛型检测，`ArrayList<Integer>` 只能放 Integer，`ArrayList<String>` 只能放 String，取的时候就不用担心类型强转出错了。

但编译后的字节码文件里，是没有泛型的，放的都是 Object。

Java 神奇就神奇在这，表面上万物皆对象，但为了性能上的考量，又存在 int、double 这种原始类型，但原始类型又没办法和 Object 兼容，于是我们就只能写 `ArrayList<Integer>` 这样很占用内存空间的代码。

这恐怕也是 Java 泛型被吐槽的原因之一了。

一个好消息是 Valhalla 项目正在努力解决这些因为泛型擦除带来的历史遗留问题。

![1179389-9b3391745a932423.png][]

Project Valhalla：正在进行当中的 OpenJDK 项目，计划给未来的 Java 添加改进的泛型支持。

> 源码地址：[http://openjdk.java.net/projects/valhalla/][http_openjdk.java.net_projects_valhalla]

让我们拭目以待吧！

![1179389-d3bf071e78de47ca.png][]

[Java]: https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fitwanger%2Fjmx-java
[https_itwanger.gitee.io_jmx-java]: https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fitwanger.gitee.io%2Fjmx-java%2F%23%2F
[http_pizzacompiler.sourceforge.net_doc_tutorial.html]: https://links.jianshu.com/go?to=http%3A%2F%2Fpizzacompiler.sourceforge.net%2Fdoc%2Ftutorial.html
[1179389-2d9b87a81b3ae19e.png]: /images/20210809/922f19bb24fe4b1fa24e3aa7409046ce.png
[1179389-b67ebc1d35735456.png]: /images/20210809/0ee4b93566e847c0a95197d7ed41c7f8.png
[1179389-9b3391745a932423.png]: /images/20210809/041915c3e42f4b558ebdce5a084678cc.png
[http_openjdk.java.net_projects_valhalla]: https://links.jianshu.com/go?to=http%3A%2F%2Fopenjdk.java.net%2Fprojects%2Fvalhalla%2F
[1179389-d3bf071e78de47ca.png]: /images/20210809/8c3443683e8e490cb44d29b8875fda0f.png