Java中的泛型底层是怎样的

Java 泛型深入底层原理解析：类型擦除与桥方法的真相

一、Java中的伪泛型

Java 从 JDK 1.5 引入泛型之后，大大提升了代码的类型安全性与可读性。但泛型的底层实现并不像 C++ 的模板机制那样是“真正的泛型”，Java 的泛型是伪泛型，在编译后会进行类型擦除，这带来了很多容易忽略的陷阱。

这篇文章将主要介绍Java 泛型是如何通过擦除实现，泛型在编译期与运行期发生了什么，为什么会出现桥方法，以及通过反射获取泛型信息

二、泛型基本语法

public class Box<T> {private T value;public void set(T value) { this.value = value; }public T get() { return value; }
}

我们可以通过如下方式使用它：

Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.set("Hello");
// 编译器知道 stringBox 中只能放 String

看似“类型安全”，但实际运行时情况并不是这样。因为运行时，由于类型擦除机制，泛型的类型信息被移除，导致实际运行中并不能真正限制类型，看下面这段代码，因为编译时期进行了类型擦除，因此反射时jvm并不知道list中只允许添加String

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("hello");// 通过反射绕过泛型限制
Method addMethod = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
addMethod.invoke(list, 123);  // 添加了一个 IntegerSystem.out.println(list);    // 输出: [hello, 123]

三、类型擦除：T 到底去哪了？

Java 的泛型是编译期语法糖，在编译过程中，T 会被替换成其限定类型（上限）。如果没有显式指定，则默认是 Object。看下面的例子

public class Box<T> {T value;void set(T value) { this.value = value; }T get() { return value; }
}

编译后实际变成了：

public class Box {Object value;void set(Object value) { this.value = value; }Object get() { return value; }
}

这就意味着泛型信息在运行时根本就不存在，这就是类型擦除。

四、类型擦除带来的限制与问题

1. 泛型不能用于基本类型

Box<int> box;

因为泛型最终会被擦除为 Object，而基本类型不能直接赋值给 Object，需要装箱（autoboxing）。

2. 泛型不能创建数组

T[] arr = new T[10]; // 编译错误

擦除后不知道 T 是什么类型，无法分配合适的数组类型。

3. 泛型类无法通过 `instanceof` 判断类型参数

if (box instanceof Box<String>) {} // 编译错误

因为泛型信息在运行期被擦除了，JVM 无法判断类型。

五、桥方法：擦除下的多态陷阱

当子类重写带泛型的方法时，由于擦除后签名可能不同(子类重写父类方法后一般要求参数类型和数量不变，因为底层要生成一个方法签名，这部分内容涉及到多态，动态链接的知识)，为了保证运行时的多态性，编译器会自动生成桥方法。例如下面这段代码

class Parent<T> {T get() { return null; }
}class Child extends Parent<String> {@OverrideString get() { return "hello"; }
}

在实际编译后为

class Child extends Parent {// 桥方法Object get() {return get(); // 调用下面的真实方法}// 实际的 get 方法String get() {return "hello";}
}

桥方法保证了子类方法可以在擦除后继续覆盖父类的方法，维护多态特性。

六、反射获取泛型信息

虽然泛型信息在运行时被擦除，但某些泛型信息仍保留在 class 文件的元数据中，可以通过反射读取。这部分简单介绍一下，如下代码

class GenericHolder<T> {}class StringHolder extends GenericHolder<String> {}public static void main(String[] args) {Type superClass = StringHolder.class.getGenericSuperclass();System.out.println(superClass);
}