Java泛型：在运行时是否保留有关泛型类型的任何元信息？

Question

背景

我对Java泛型的理解是它完全是一个编译时特性（主要关注类型安全检查）。任何泛型类的类型信息在运行时都会丢失（类型擦除）。

尽管如此，我看到许多框架似乎也在运行时利用类型信息。例如，Google Guice Providers。Guice Provider可以在运行时实例化并提供其泛型类型的新实例。

class Container
{
     @Inject   
     public Container(Provider<Content> contentProvider)
     {
     //This works at Runtime... but How ??? 
     //When type's are not even preserved at runtime, how does the Provider knows it has to instantiate an object of type 'Content' 
     Content content = contentProvider.get();   
     }
}

问题

1. 在运行时，是否还保留与通用类型相关的信息？如果是，是什么？如果不是，那么像 Google Guice 这样的库是如何在内部操作的（上面的例子）？

2. 泛型除了编译时安全性以外，还有更多的用途吗？比如说，在确保编译时安全性的情况下，是否有其他场景可以使用泛型并获得优势？

- Harshit

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泛型除了编译时的安全性还有其他的特点吗？不，泛型只是强制类型转换的简化。 - Andy Turner

泛型只作为编译时功能，但是很多泛型信息仍然可以通过反射在运行时访问。 - shmosel

有给我点踩的人可以评论一下吗？ - Harshit

Answer 1

如果一个类扩展了一个泛型类或接口，并为参数提供了一个具体的类型，那么该类型可通过Class.getGenericSuperclass()获得。在这种情况下，该方法将返回一个ParameterizedType，其中包含实际的参数化信息。

例如，如果您有以下内容：

class BigIntegerList extends ArrayList<BigInteger> {}

然后你可以这样做：

Class<BigIntegerList> fooClass = BigIntegerList.class;
Type superclass = fooClass.getGenericSuperclass();
if (superclass instanceof ParameterizedType) {
  ParameterizedType parameterized = (ParameterizedType) superclass;
  Type[] parameterizations = parameterized.getActualTypeArguments();
  System.out.println(Arrays.toString(parameterizations));
  // prints: "[class java.math.BigInteger]"
}

这确实被反射密集型库（如Guice）所使用。另一个例子是Jackson的TypeReference，它可以让您将JSON列表转换为特定类型（例如：列表中每个元素都是BigDecimal类型）。

- yshavit

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有趣。会仔细了解一下。谢谢。 - Harshit

你似乎正在使用一个展示继承的例子（A继承B）。是否有可能以某种方式访问ArrayList <BigInteger>的实例并了解类型（在你提到的情况下是'BigInteger'）？ - Harshit

@Harshit 就像这样 List<BigInteger> myBigInts = new ArrayList<BigInteger>() 吗？如果是这种情况，答案是否定的。那就是类型擦除的问题。 - yshavit

Answer 2

当然，支持表示类是泛型的信息。

换句话说：当你反编译ArrayList.class时，你会发现有关这个类允许一个泛型类型参数的提示。换句话说：类文件包含元信息。并且使用反射可以在运行时检查这些元信息。

但是，当你有另一个使用一些List对象的类时 - 除非你使用一些特定的模式，否则你不会在已编译的类中找到关于“列表使用Integer”的信息，例如在这里概述的here。

因此，答案基本上是：对于几乎所有实际相关的用例，“泛型”仅在编译时存在。

示例：

public class GenericsExample<T> {
  private T member;   
  public T foo(T bar) {
     return member;
  }
}

现在运行：javap -p -c GenericsExample

Compiled from "GenericsExample.java"
public class GenericsExample<T> {
  private T member;

  public GenericsExample();
    Code:
       0: aload_0       
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return        

  public T foo(T);
    Code:
       0: aload_0       
       1: getfield      #2                  // Field member:Ljava/lang/Object;
       4: areturn       
}

正如您所看到的，反编译器理解该类使用了泛型类型T。更多详情请参见这里或那里。

- GhostCat

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有任何人对投票者的评论吗？OP问是否泛型仅在编译时存在 - 我表达了关于泛型的META信息是类文件的一部分 - 因此也可以在运行时访问。 - GhostCat

不是下投票者，但你确实可以从字段和参数中获取具体的通用信息。 - shmosel

@shmosel，你说得对 - 我已经相应地更新了我的答案。 - GhostCat

我认为有些不爽的人浏览了这个问题并对所有内容进行了负评。 - yshavit

你能否举个例子来说明一下？ - Harshit

@Harshit 请查看我的更新。请不要忘记在某个时候接受其中一个答案。 - GhostCat

Answer 3

如果您不知道要在特定类中使用哪种类型，泛型是一种很好的编程方式。在运行时，泛型类类型将根据类的输入进行设置。它主要用于编译时安全性。

- KLourie

Answer 4

1. Java泛型使用所谓的类型擦除，因此在运行时没有关于类型的信息可用。但是，如果可以以某种方式传递类型信息（实际上，这是创建通用数组的唯一方法），则可以使用Class.newInstance()方法创建任何类的实例。

2. 编译时安全性是泛型的主要目标。但是，它们经常用于编写更简洁的代码，否则可能无法实现。

对于详细的处理，我推荐优秀的书籍Java Generics and Collections

- senseiwu

Answer 5

在运行时是否有与通用类型相关的信息得以保留？如果有，是什么？

已编译类中保存的单个信息是获得擦除后的原始对象/变量转换为源代码中用作通用类型的特定类型之后进行的类型转换。但这仅依赖于变量的声明类型，而不是实际使用的通用类型。

因此，在运行时，您无法直接访问通用信息，除非通过在实例化通用类时传递一个类的方式来解决。

如果没有，那么像Google Guice这样的库如何在内部操作？

您是错误的。在Guice中，以下代码：

 Content content = contentProvider.get();   

将返回Content的实例，而不是泛型类型。 请查看文档：

T get()

提供T的实例。

- davidxxx

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将返回Content的实例，而不是通用类型。请查看文档：这就是我试图表达的。在这里，Content是类型（在Provider<Content>中）。由于它的类型会被擦除，Provider如何能够在运行时实例化'Content'呢？ - Harshit

啊，好的。我明白你的问题了。当实现 Provider<T> 时，它必须提供一个泛型类型，例如 Provider<Content>。因此为了编译正常，它必须以这种方式实现 get()：Provider get()。因此该方法在编译后的类中得到实现。它不会关心擦除操作，因为这已经在之前完成了。 - davidxxx

Answer 6

通用信息只在编译时持久化。就像您的例子一样，它只在编译时可用。让我举个例子来解释一下

公共无效打印对象（列表empt）{

//这并不表明列表在运行时保留了它将返回什么类型的对象的信息。 Employment en = empt.get(); }

- sunil