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Java泛型
深入理解Java虚拟机 第三版 10.3.1
泛型的本质是参数化类型（Parameterized Type）或者参数化多态（Parametric Polymorphism）的应用，即可以将操作的数据类型指定为方法签名中的一种特殊参数，这种参数类型能够用在类、接口和方法的创建中，分别构成泛型类、泛型接口和泛型方法。泛型让程序员能够针对泛化的数据类型编写相同的算法，这极大地增强了编程语言的类型系统及抽象能力。
Java选择的泛型实现方式叫作“类型擦除式泛型”（Type Erasure Generics）
...
Java语言中的泛型则不同，它只在程序源码中存在，在编译后的字节码文件中，全部泛型都被替换为原来的裸类型了，并且在相应的地方插入了强制转型代码
...
直观看擦除
泛型擦除前：
编译后：
当前看来是没有被擦除的，这是因为在反编译是，工具将泛型信息也同步进行了反编译，通过字节码是可以看泛型是被擦除了
后面源码阶段也可以看单擦除的过程
泛型实现的相关定义
树节点
JCTypeParameter(类型参数树节点)：
来源：com.sun.tools.javac.tree.JCTree.JCTypeParameter
// 类型参数对象，泛型
// 每个形式类型参数都是一个JCTypeParameter对象
// 可以表示类型（接口或类）或者方法声明的类型参数
public static class JCTypeParameter extends JCTree implements TypeParameterTree {
// 保存类型参数中类型变量的名称
public Name name;
// bounds保存类型变量的上界，可以有多个(泛型)
public List<JCExpression> bounds;
...
}
JCWildcard(通配符树节点):
来源：com.sun.tools.javac.tree.JCTree.JCWildcard
// 通配符类型
public static class JCWildcard extends JCExpression implements WildcardTree {
// 保存通配符的类型
public TypeBoundKind kind;
// 通配符类型上界或下界
public JCTree inner;
...
}
来源：com.sun.tools.javac.tree.JCTree.TypeBoundKind
// 通配符的类型
public static class TypeBoundKind extends JCTree {
// 通配符的类型
public BoundKind kind;
}
来源：com.sun.tools.javac.code.BoundKind
public enum BoundKind {
// 下界通配符
EXTENDS("? extends "),
// 上界通配符
SUPER("? super "),
// 无界通配符
UNBOUND("?");
private final String name;
}
类型
ForAll(含有泛型变量声明的方法类型,主要辅助进行类型推断)
来源：com.sun.tools.javac.code.Type.ForAll
public static class ForAll extends DelegatedType implements ExecutableType {
// 具体的类型变量
public List<Type> tvars;
...
}
泛型相关抽象语法树的生成
已下面代码为例，生成抽象语法树：
package book.chapter13;
import java.io.Serializable;
/*
泛型擦除前
*/
class Test10<X extends Integer, Y extends Serializable & Cloneable, Z extends X> {
X x;
Y y;
Z z;
}
抽象语法树生成
来源：com.sun.tools.javac.parser.JavacParser#parseCompilationUnit
public JCTree.JCCompilationUnit parseCompilationUnit() {
...
// 出现结束符跳出循环
while (S.token() != EOF) {
...
// 解析类声明
JCTree def = typeDeclaration(mods);
defs.append(def);
...
}
JCTree.JCCompilationUnit toplevel = F.at(pos).TopLevel(packageAnnotations, pid, defs.toList());
...
return toplevel;
}
解析类、接口、枚举的定义
来源：com.sun.tools.javac.parser.JavacParser#classOrInterfaceOrEnumDeclaration
JCStatement classOrInterfaceOrEnumDeclaration(JCModifiers mods, String dc) {
// 解析类
if (S.token() == CLASS) {
return classDeclaration(mods, dc);
// 解析接口
} else if (S.token() == INTERFACE) {
return interfaceDeclaration(mods, dc);
// 解析枚举类
} else if (allowEnums) {
if (S.token() == ENUM) {
return enumDeclaration(mods, dc);
} else {
...
}
} else {
...
}
}
类声明解析
来源：com.sun.tools.javac.parser.JavacParser#classDeclaration
JCClassDecl classDeclaration(JCModifiers mods, String dc) {
...
// 解析类型参数
List<JCTypeParameter> typarams = typeParametersOpt();
...
// 创建类声明对象，并返回
JCClassDecl result = toP(F.at(pos).ClassDef(
mods, name, typarams, extending, implementing, defs));
return result;
}
参数化类型解析
来源：com.sun.tools.javac.parser.JavacParser#typeParametersOpt
List<JCTypeParameter> typeParametersOpt() {
// LT : '<'
if (S.token() == LT) {
...
ListBuffer<JCTypeParameter> typarams = new ListBuffer<JCTypeParameter>();
// 跳转到下一个token
S.nextToken();
// 解析类型参数
typarams.append(typeParameter());
// 循环对多个类型参数进行解析
while (S.token() == COMMA) {
// 跳转到下一个token
S.nextToken();
// 解析类型参数
typarams.append(typeParameter());
}
// GT : '>'
accept(GT);
return typarams.toList();
} else {
return List.nil();
}
}
来源：com.sun.tools.javac.parser.JavacParser#typeParameter
JCTypeParameter typeParameter() {
...
// 类型参数的name
Name name = ident();
// 当前类型参数的上界列表，可以有多个上界
ListBuffer<JCExpression> bounds = new ListBuffer<JCExpression>();
// 类型参数中声明上界，EXTENDS：'extends',没有默认上界为Object
if (S.token() == EXTENDS) {
// 切换到下一个token
S.nextToken();
// 添加到上界列表
bounds.append(parseType());
// AMP:'&',可以有多个上界，用&符间隔
while (S.token() == AMP) {
S.nextToken();
// 添加到上界列表
bounds.append(parseType());
}
}
// 组装并返回当前类型参数的抽象树节点
return toP(F.at(pos).TypeParameter(name, bounds.toList()));
}
来源：com.sun.tools.javac.parser.JavacParser#parseType
public JCExpression parseType() {
// 解析赋值表达式，TYPE表示当前赋值表达式返回期望为一个类型
return term(TYPE);
}
抽象语法树
泛型擦除
Java的泛型本质上是语法糖的一种，所以在解语法糖中对泛型信息进行擦除
来源：com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler#desugar
protected void desugar() {
// 泛型擦除，擦除后返回新的树节点
env.tree = transTypes.translateTopLevelClass(env.tree, localMake);
}
调用translateTopLevelClass()方法会调用TransTypes类的translate()方法。TransTypes类中有一系列重载的translate()方法，通过translate()方法遍历整个语法树。
泛型擦除前的树节点
类的泛型擦除
来源：com.sun.tools.javac.comp.TransTypes#translateClass
void translateClass(ClassSymbol c) {
...
try {
// 类型定义
JCClassDecl tree = (JCClassDecl) env.tree;
// 类型参数列表置为空
tree.typarams = List.nil();
// 访问class树节点的内容
super.visitClassDef(tree);
...
// 树节点类型进行擦除
tree.type = erasure(tree.type);
} finally {
...
}
...
}
泛型擦除抽象语法树
变量的泛型擦除
来源：com.sun.tools.javac.tree.TreeTranslator#visitClassDef
public void visitClassDef(JCClassDecl tree) {
tree.mods = translate(tree.mods);
tree.typarams = translateTypeParams(tree.typarams);
tree.extending = translate(tree.extending);
tree.implementing = translate(tree.implementing);
// 翻译class节点定义子节点
tree.defs = translate(tree.defs);
result = tree;
}
来源：com.sun.tools.javac.comp.TransTypes#visitVarDef
public void visitVarDef(JCVariableDecl tree) {
// 变量类型翻译
tree.vartype = translate(tree.vartype, null);
// 初始值翻译
tree.init = translate(tree.init, tree.sym.erasure(types));
// 类型擦除
tree.type = erasure(tree.type);
result = tree;
}
来源：com.sun.tools.javac.code.Types#erasure(com.sun.tools.javac.code.Type, boolean)
// 对泛型擦除的方法都会间接调用到
private Type erasure(Type t, boolean recurse) {
if (t.tag <= lastBaseTag)
return t; /* fast special case */
else
// erasure.visit返回值解释擦除后的类型
return erasure.visit(t, recurse);
}
泛型擦除后的抽象语法树
