90%人不懂的泛型局限性，泛型擦除，星投影

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在之前的文章 90%的人都不懂的泛型，泛型的缺陷和应用场景 中介绍了：

• 为什么要有泛型
• Kotlin 和 Java 的协变和逆变的区别和应用场景，
• Java 数组协变的缺陷
• 通配符 <? extends> 、 <? super> 、 <out> 、 <in> 的区别和应用场景

而今天这篇文章我们主要介绍泛型擦除和它的局限性，所以通过这篇文章你将学习到以下内容：

• 能直接实例化泛型吗？
• 泛型被擦除之后，一定会编译成 Object 类型吗？
• 为什么无法获取泛型 Class 类型？
• 为什么要擦除掉泛型？
• 泛型信息被擦除了之后，泛型信息真的不存在了吗？
• 迷惑的通配符 ? 号和星投影

泛型擦除我相信对于每个开发者并不陌生，先写一段示例代码，实例化泛型 <T>，我们花三秒钟思考一下，下面的代码是否可以正常编译。

// Java
public class GenericPersonJava<T> {
    GenericPersonJava() {
        T t = new T()
    }
}

//Kotlin
class GenericPersonKt<T> {
    init {
        val t: T = T()
    }
}

编译会出错，因为 <T> 被擦除之后，会将 <T> 编译成 Object, JVM 指令如下图所示。

如果传入的泛型参数是 String, 那么泛型被擦除之后，会编译成 Object 类型，类型显然不对，无论是 Java 还是 Kotlin 在编译阶段都无法确定泛型参数的类型，所以为了防止类型问题，编译器不支持直接对泛型实例化，这也是泛型的局限性，不能直接对泛型实例化。

如果想实例化泛型，Java 和 Kotlin 通用解决方案，通过 Class 反射的方式来实例化泛型 <T>，我们修改一下上面的代码，即可正常编译运行。

// Java
public class GenericPersonJava<T> {
    GenericPersonJava(Class<T> classes) {
        T t = classes.newInstance();
    }
}

// kotlin
class GenericPersonKt<T>(classes: Class<T>) {  
    init {  
        val t: T = classes.newInstance()  
    }  
}

我们在思考一下泛型 <T> 被擦除之后，一定会编译成 Object 类型吗？ 修改一下上面的代码，给泛型添加上界，在花 3 秒钟思考一下编译后的泛型 <T> 是什么类型。

// Java
public class GenericPersonJava<T extends String> {

}

// Kotlin
class GenericPersonKt<T : String>() {

}

修改后的代码，给泛型添加了上界，即泛型 <T> 继承自 String，泛型被擦除之后，会被编译成 String 类型，如下图所示。

因此我们可以得出一个结论，无论是 Java 还是 Kotin：

• 如果泛型没有指定上界 <T>，泛型被擦除之后，会被编译成 Object 类型
• 如果泛型指定了上界，例如 <T : String>，泛型被擦除之后，会被编译成 String 类型

无法获取泛型 Class 类型

我们在来介绍一下泛型另外一个局限性无法获取泛型 Class 类型，先写一段代码，我们在花 3 秒钟思考一下，以下代码输出的结果是什么。

// Java
public static void main(String... args) {
    List<Integer> p1 = new ArrayList<Integer>();
    List<Double> p2 = new ArrayList<Double>();
    System.out.println(p1.getClass() == p2.getClass());
}

// Kotlin
fun main() {
    val p1: List<Int> = ArrayList<Int>()
    val p2: List<Double> = ArrayList<Double>()
    println(p1.javaClass == p2.javaClass)
}

上面的代码 Java 和 Kotlin 输出的结果都是 true，因为泛型被擦除了之后，无论 ArrayList<Integer> 还是 ArrayList<Double> 获取 class 的时候，获取到的都是同一个 ArrayList class。

所以对于一个泛型 ArrayList<T> 无论 <T> 是什么类型，编译完了之后都会被擦除掉，最后获取到的都是 ArrayList class 而不是 ArrayList<T> class。

为什么要擦除掉泛型？

泛型是 Java 1.5 之后引入的，在之前的版本是没有泛型这个概念，所以为了兼容之前的版本，因此在生成字节码的时候，将泛型信息擦除掉了。

泛型信息被擦除，真的不存在了吗

我们在思考一下泛型信息被擦除了之后，泛型信息真的不存在了吗？我们先写一段代码，看一下编译后的 JVM 指令。

public class GenericJava {
    public static void main(String... args) {
        ArrayList<Integer> p1 = new ArrayList<Integer>();
    }
}

生成的 JVM 指令如下图所示。

标记 1 执行 New 命令创建了 ArrayList 对象，而不是 ArrayList<Integer>，由此可见泛型信息被擦除了。我们继续往下看有个 LocalVariableTable 和 LocalVariableTypeTable。

• LocalVariableTable 就是我们常说的局部变量表，保存方法参数列表和方法内的局部变量，按照声明的顺序存储，它以数组的形式展示，更多关于局部变量表和操作数栈的知识点，欢迎前往查看另外一个篇文章 CPU 如何记录函数调用过程和返回过程。

• LocalVariableTypeTable 它的数据结构和 LocalVariableTable 是一样的，只不过它是用来保存泛型信息

正如图中 标记 2 所示，我们在代码中编写的泛型 ArrayList<Integer>，泛型信息被擦除掉之后，会保存到 LocalVariableTypeTable 中，所以并没有真正意义上的将泛型相关的信息抹除掉。正因为泛型信息被保存了下来，所以我们在运行时，可以通过反射获取到泛型相关的信息。

无论使用 Java 还是 Kotlin, 定义在类型的上的泛型、定义在方法参数的泛型，定义在方法返回值的泛型、定义在局部变量的泛型、还是定义在全局变量中的泛型，它们的泛型信息都会保存下来。如下图所示。

? 号和星投影

Koltin 中的星投影，即泛型 <*>，其实等效于 Java 中的 <?> 号，用于表示不确定泛型是什么类型的信息。我们来看一段代码。

// Java
List<?> list;

// Kotlin
val list: List<*>

上面的代码其实等效于下面的代码。

// Java
List<? extends Object> list;

// Koltin
val list: List<out Any>

• Java 中的通配符 <?> 号等效于 <? extends Object>
• Kotlin 中的通配符 <*> 号等效于 <out Any>

在 Java 中 Object 类是所有类的父类，在 Kotlin 中分为非空和可空两种类型，因此 Any 是所有非空类型的父类，而 Any? 是所有可空类型的父类。因此我们可以用 Object 和 Any 来表示。

在 Java 中用通配符 ? extends 表示协变，而在 Kotlin 中关键字 out 表示协变，关于协变和逆变更多的知识点，可以前往查看 90%的人都不知道的知识点，Kotlin 和 Java 的协变和逆变。

全文到这里就结束了，感谢你的阅读，坚持原创不易，欢迎在看、点赞、分享给身边的小伙伴，我会持续分享原创干货！！！

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