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開發人員在使用泛型的時候，很容易根據自己的直覺而犯一些錯誤。比如一個方法如果接收List<object>作為形式引數，那麼如果嘗試將一個List<string>的物件作為實際引數傳進去，卻發現無法透過編譯。雖然從直覺上來說，Object是String的父類，這種型別轉換應該是合理的。但是實際上這會產生隱含的型別轉換問題，因此編譯器直接就禁止這樣的行為。

# 一. 型別擦除

Java中的泛型基本上都是在編譯器這個層次來實現的，在生成的Java位元組程式碼中是不包含泛型中的型別資訊的。使用泛型的時候加上的型別引數，會被編譯器在編譯的時候去掉，這個過程就稱為型別擦除。如在程式碼中定義的List<object>和List<string>等型別，在編譯之後都會變成List。JVM看到的只是List，而由泛型附加的型別資訊對JVM來說是不可見的。Java編譯器會在編譯時儘可能的發現可能出錯的地方，但是仍然無法避免在執行時刻出現型別轉換異常的情況。

很多泛型的奇怪特性都與這個型別擦除的存在有關，包括：

- 泛型類並沒有自己獨有的Class類物件。比如並不存在List<string>.class或是List<integer>.class，而只有List.class。
- 靜態變數是被泛型類的所有例項所共享的。對於宣告為MyClass<t>的類，訪問其中的靜態變數的方法仍然是 MyClass.myStaticVar。不管是透過new MyClass<string>還是new MyClass<integer>建立的物件，都是共享一個靜態變數。
- 泛型的型別引數不能用在Java異常處理的catch語句中。因為異常處理是由JVM在執行時刻來進行的。由於型別資訊被擦除，JVM是無法區分兩個異常型別MyException<string>和MyException<integer>的。對於JVM來說，它們都是 MyException型別的。也就無法執行與異常對應的catch語句。

型別擦除的基本過程也比較簡單，首先是找到用來替換型別引數的具體類。這個具體類一般是Object。如果指定了型別引數的上界的話，則使用這個上界。把程式碼中的型別引數都替換成具體的類。同時去掉出現的型別宣告，即去掉<>的內容。比如T get()方法宣告就變成了Object get()；List<string>就變成了List。接下來就可能需要生成一些橋接方法（bridge method）。這是由於擦除了型別之後的類可能缺少某些必須的方法。比如考慮下面的程式碼：
```
class MyString implements Comparable<string> {
    public int compareTo(String str) {        
        return 0;    
    }
}
```
當型別資訊被擦除之後，上述類的宣告變成了class MyString implements Comparable。但是這樣的話，類MyString就會有編譯錯誤，因為沒有實現介面Comparable宣告的int compareTo(Object)方法。這個時候就由編譯器來動態生成這個方法。

# 二. 萬用字元

在使用泛型類的時候，既可以指定一個具體的型別，如List<string>就宣告瞭具體的型別是String；也可以用萬用字元?來表示未知型別，如List>就宣告瞭List中包含的元素型別是未知的。 萬用字元所代表的其實是一組型別，但具體的型別是未知的。List>所宣告的就是所有型別都是可以的。但是List>並不等同於List<object>。List<object>實際上確定了List中包含的是Object及其子類，在使用的時候都可以透過Object來進行引用。而List>其中所包含的元素型別是不確定**。其中可能包含的是String，也可能是 Integer。如果它包含了String的話，往裡面新增Integer型別的元素就是錯誤的。**正因為型別未知，就不能透過new ArrayList()的方法來建立一個新的ArrayList物件。因為編譯器無法知道具體的型別是什麼。但是對於 List中的元素確總是可以用Object來引用的，因為雖然型別未知，但肯定是Object及其子類。考慮下面的程式碼：
```
public void wildcard(List> list) {
    list.add(1);//編譯錯誤
}  
```
>如上所示，試圖對一個帶萬用字元的泛型類進行操作的時候，總是會出現編譯錯誤。其原因在於萬用字元所表示的型別是未知的。

因為對於List>中的元素只能用Object來引用，在有些情況下不是很方便。在這些情況下，可以使用上下界來限制未知型別的範圍。 如 List extends Number>說明List中可能包含的元素型別是Number及其子類。而List super Number>則說明List中包含的是Number及其父類。當引入了上界之後，在使用型別的時候就可以使用上界類中定義的方法。

# 三. 型別系統

在Java中，大家比較熟悉的是透過繼承機制而產生的型別體系結構。比如String繼承自Object。根據Liskov替換原則，子類是可以替換父類的。當需要Object類的引用的時候，如果傳入一個String物件是沒有任何問題的。但是反過來的話，即用父類的引用替換子類引用的時候，就需要進行強制型別轉換。編譯器並不能保證執行時刻這種轉換一定是合法的。這種自動的子類替換父類的型別轉換機制，對於陣列也是適用的。 String[]可以替換Object[]。但是泛型的引入，對於這個型別系統產生了一定的影響。正如前面提到的List是不能替換掉List的。

引入泛型之後的型別系統增加了兩個維度：一個是型別引數自身的繼承體系結構，另外一個是泛型類或介面自身的繼承體系結構。第一個指的是對於 List<string>和List<object>這樣的情況，型別引數String是繼承自Object的。而第二種指的是 List介面繼承自Collection介面。對於這個型別系統，有如下的一些規則：

- 相同型別引數的泛型類的關係取決於泛型類自身的繼承體系結構。即List<string>是Collection<string> 的子型別，List<string>可以替換Collection<string>。這種情況也適用於帶有上下界的型別宣告。
- 當泛型類的型別宣告中使用了萬用字元的時候，其子型別可以在兩個維度上分別展開。如對Collection extends Number>來說，其子型別可以在Collection這個維度上展開，即List extends Number>和Set extends Number>等；也可以在Number這個層次上展開，即Collection<double>和Collection<integer>等。如此迴圈下去，ArrayList<long>和 HashSet<double>等也都算是Collection extends Number>的子型別。
- 如果泛型類中包含多個型別引數，則對於每個型別引數分別應用上面的規則。</double></long></integer></double></string></string></string></string></object></string></object></object></string></string></string></integer></string></integer></string></t></integer></string></string></object></string></object>

Java常見知識點彙總（⑪）——泛型

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