一句话，讲清楚java泛型的本质（非类型擦除）
背景
昨天，在逛论坛时遇到个这么个问题，上代码：
public class GenericTest {
//方法一
public static <T extends Comparable<T>> List<T> sort(List<T> list) {
return Arrays.asList(list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]));
}
//方法二
public static <T extends Comparable<T>> T[] sort2(List<T> list) {
// 这里没报错
return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);
}
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
// 方法一调用正常
System.out.println(sort(list).getClass());
// 方法二调用报错了，这里报错了
System.out.println(sort2(list).getClass());
}
}
这个问题有以下四个现象：
（1）方法一调用完全正常；
（2）方法二调用报错了；
（3）方法二报错的地方是在System.out.println(sort2(list).getClass());这行，而不是return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);这行；
（4）报的错是[Ljava.lang.Comparable; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;；
怎么样？你心中有答案嘛？类型擦除？怎么擦？摩擦摩擦？
解决
刚拿到这道题，我也是一脸懵逼，这要报错也应该是在return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);这行啊，而且要报错应该两个方法都报错啊。
抱着不放弃不抛弃的心态，彤哥做了大量的实验，终于得出了泛型的本质，且听我娓娓道来。
小插曲
首先，我们要明白，java中的数组是不支持向下转型的，但是如果本身就是那个类型的是可以转过去的，请看下面的例子：
public static void main(String[] args) {
Object[] objs = new Object[]{1};
// 类型转换错误
// Integer[] ins = (Integer[]) objs;
Object[] objs2 = new Integer[]{1};
// 不报错
Integer[] ins2 = (Integer[]) objs2;
}
类型擦除
java里的泛型是假泛型，只在编译期有效，在运行时是没有泛型的概念的，举个简单的例子：
public static void main(String[] args) {
List<String> strList = Arrays.asList("1");
List<Integer> intList = Arrays.asList(1);
// 打印：true
System.out.println(strList.getClass() == intList.getClass());
}
可以看到两个list的类型是一样的，如果你觉得这个例子不够说服力，那我给你个过分点的例子：
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException {
List<String> strList = new ArrayList<>();
Method addMethod = strList.getClass().getMethod("add", Object.class);
addMethod.invoke(strList, 1);
addMethod.invoke(strList, true);
addMethod.invoke(strList, new Long(1));
addMethod.invoke(strList, new Byte[]{1});
// 打印：[1, true, 1, 1]
System.out.println(strList);
}
瞧，我可以往一个String类型的List中扔任何我想扔的东西，服不服？！
所以说java里面的泛型是假的，运行时不存在滴。
回归正题
数组不能向下强转我懂了，类型擦除我也懂了，似乎还是过不好这一生，呃不是，是还是解决不了这道题啊？
呃，好像是~~
我们再来看一个简单的例子：
// GenericTest2.java（源码）
public class GenericTest2 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(raw("1"));
}
public static <T> T raw(T t) {
return t;
}
}
// GenericTest2.class（反编译）
public class GenericTest2 {
public GenericTest2() {
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println((String)raw("1"));
}
public static <T> T raw(T t) {
return t;
}
}
嗯~似乎看出来点端倪，反编译后多了个构造方法。
呃，没错。还有呢？
仔细一看，System.out.println((String)raw("1"));这一句多加了个String强转。
这就是关键所在，结合类型擦除，运行时并没有所谓的泛型，所以raw()返回的其实是Object，但是调用者自己知道我要的是String类型啊，所以我就知道强转一下喽。
我们再来看个极端的例子：
// GenericTest2.java（源码）
public class GenericTest2 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(raw("1"));
}
public static <T> T raw(T t) {
return (T)new Integer(1);
}
}
// GenericTest2.class（反编译）
public class GenericTest2 {
public GenericTest2() {
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println((String)raw("1"));
}
public static <T> T raw(T t) {
return new Integer(1);
}
}
仔细观察，可以发现，raw()方法里的强转(T)new Integer(1)变成了new Integer(1)，强转被擦除了，实际上在运行时这里的T变成了Object，所有类型都是Object的子类，也就不需要强转了。
而(String)raw("1")的强转还是加上的，这是调用者知道类型是String，所以raw()返回后自己强转成String一下。
当然，这个代码运行是会报错的，java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String，因为raw()返回的是Integer类型，强转成String类型失败了。
好了，基本思路就是这样。
泛型类呢？
我们上面举的例子都是泛型方法，那么泛型类呢？
同样地，我们来看个例子：
// GenericTest3.java（源码）
public class GenericTest3 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(new Raw<String>().raw("1"));
}
}
class Raw<T> {
public T raw(T t) {
return (T)new Integer(1);
}
}
// GenericTest3.class（反编译）
public class GenericTest3 {
public GenericTest3() {
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println((String)(new Raw()).raw("1"));
}
}
class Raw<T> {
Raw() {
}
public T raw(T t) {
return new Integer(1);
}
}
可以看到，跟泛型方法的表现一模一样。当然，这里运行时也会报java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String这个错误。
总结
java中的泛型只在编译期有效，在运行时只有调用者知道需要什么类型，且调用者调用泛型方法后自己做强制转换，被调用者是完全无感的。
所以，出现问题不要问被调用者，而是要问调用者，你丫是怎么调用的？！
解答开篇
为了方便我们还是把开篇的问题拿过来。
// GenericTest.java（源码）
public class GenericTest {
//方法一
public static <T extends Comparable<T>> List<T> sort(List<T> list) {
return Arrays.asList(list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]));
}
//方法二
public static <T extends Comparable<T>> T[] sort2(List<T> list) {
// 这里没报错
return list.toArray((T[]) new Comparable[list.size()]);
}
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
// 方法一调用正常
System.out.println(sort(list).getClass());
// 方法二调用报错了，这里报错了
System.out.println(sort2(list).getClass());
}
}
这里似乎又不太一样，变成了<T extends Comparable<T>>，其实是一样的啦，如果单独写<T>是相当于<T extends Object>的。
那么，我们就延伸一下，被调用者是完全无感的，它只能尽力拿到它知道的类型，比如这里就只能尽力拿到Comparable，如果是<T>拿到的就是Object。
所以，方法二返回的就是实打实的Comparable[]类型，作为被调用者，它一点问题都没有。
但是，调用方是知道我需要的是Integer[]类型的，因为list里面是Integer类型，所以返回的应该是Integer[]类型，所以我就强转喽，然后就报错了。
到底是不是这样？我们来看看反编译后的代码：
// GenericTest.class（反编译）
public class GenericTest {
public GenericTest() {
}
public static <T extends Comparable<T>> List<T> sort(List<T> list) {
return Arrays.asList(list.toArray((Comparable[])(new Comparable[list.size()])));
}
public static <T extends Comparable<T>> T[] sort2(List<T> list) {
// 这里使用的是Comparable[]强转，所以返回的也是实打实的Comparable[]类型
return (Comparable[])list.toArray((Comparable[])(new Comparable[list.size()]));
}
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList();
list.add(1);
list.add(2);
System.out.println(sort(list).getClass());
// 数组向下转型失败
System.out.println(((Integer[])sort2(list)).getClass());
}
}
可以看到，跟我们的分析完全一致。
一句话，一辈子
java中的泛型只在编译期有效，在运行时只有调用者知道它自己需要什么类型，且调用者调用泛型方法后自己做强制转换，被调用者是完全无感的，被调用者只能尽力拿到它所知道的类型。
此时，我的脑海中不经响起那熟悉的旋律，“一句话，一辈子……”，今天的这句话你记住了吗？
