类型擦除在 Java Map 类中不起作用答案

【问题标题】：Type erasure not working in Java Map class类型擦除在 Java Map 类中不起作用
【发布时间】：2017-09-27 10:27:20
【问题描述】：

我使用 javap 反编译了 Map 类。类定义仍然显示泛型类型 K 和 V 的存在。这应该已经被类型擦除的概念擦除了。为什么这不会发生？

./javap -verbose java.util.Map

Classfile jar:file:/opt/jdk1.8.0_101/jre/lib/rt.jar!/java/util/Map.class
    Last modified 22 Jun, 2016; size 4127 bytes
    MD5 checksum 238f89b3e2ff9bebe07aa22b0a3493a9
    Compiled from "Map.java"

public interface java.util.Map<K extends java.lang.Object, V extends java.lang.Object>
    minor version: 0
    major version: 52
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_INTERFACE, ACC_ABSTRACT

Constant pool:

【问题讨论】：

您正在查看调试信息。
接口定义中还有泛型参数K和V，不应该已经被类型擦除的概念擦除了吗？
是和不是。仍然包含一些关于类型参数和泛型超类型的元数据。必须有，否则你不能使用泛型类型，除非你有它们的源代码，因为编译器无法知道它们是泛型的。但元数据是类文件中的“额外”信息。 javap 使用此元数据向您展示通用签名而不是原始（已删除）签名。
显然它正在工作，否则您将无法编译和执行您的代码。被擦除的类型在你的代码中，例如Map<? extends Number>，它被擦除为Map。 java/util/Map.class 中的内容无关紧要。
@user207421 为什么会不相关？ Map 本身是通用的，所以查看 class 文件对我来说非常有意义。并使用javap 查看该类（或任何其他泛型类）将显示保留类型的泛型信息

标签： java generics type-erasure

【解决方案1】：

如果泛型签名信息被完全删除，则不可能使用泛型类型或方法，除非您还拥有源代码。想一想：为了有效地使用泛型，编译器必须知道一个类型或方法是泛型的，并且它必须知道泛型参数的数量、位置和范围。

为此，javac 在本身是泛型的类型和方法上发出所谓的Signature 属性，或者其签名包含类型变量或其他泛型类型的实例化。

对于像Map<K, V> 这样的泛型类型，将发出类定义并带有Signature 属性描述：

类型声明的所有泛型参数（类型变量）及其边界；
类型基类的完整通用签名；
由该类型实现的接口的完整通用签名。

对于Map 接口，Signature 值如下所示：

<K:Ljava/lang/Object;V:Ljava/lang/Object;>Ljava/lang/Object;

您可以在输出最末尾的javap -v 中看到此属性，在结束} 之后的行上。要查看更完整的泛型签名是什么样的，请查看HashMap 类，它具有泛型基类并实现了多个接口：

<K:Ljava/lang/Object;V:Ljava/lang/Object;>Ljava/util/AbstractMap<TK;TV;>;Ljava/util/Map<TK;TV;>;Ljava/lang/Cloneable;Ljava/io/Serializable

从这个签名中，编译器知道关于类型HashMap的以下信息：

有两个泛型参数K 和V，它们都扩展了java.lang.Object。
基类是java.util.AbstractMap<K, V>。澄清一下，这里的K和V指的是HashMap定义的参数（不是AbstractMap）。
该类实现java.util.Map<K, V>、java.lang.Cloneable和java.io.Serializable。

方法也可能有Signature属性，但在方法的情况下，签名描述：

方法声明的所有泛型参数（类型变量）及其边界；
方法参数类型的完整通用签名；
方法返回类型的完整通用签名。

但是，方法的Signature 被认为是额外的元数据；您永远不会看到直接在字节码中引用。相反，您将看到对 方法描述符 的引用，它类似于已递归应用通用擦除的签名。与Signature 属性不同，方法描述符是必需的。 javap -v 很乐意向你们展示。例如，给定HashMap方法public V put(K, V)：

方法描述符是(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;。
通用的Signature 是(TK;TV;)TV;。

Signature 告诉编译器和您的 IDE 方法的完整通用签名，从而实现类型安全。 descriptor 是调用站点的字节码中实际引用该方法的方式。例如，给定表达式map.put(0, "zero")，其中map 是Map<Integer, String>，指令序列将类似于：

aload            (some variable holding a Map)
iconst_0
invokestatic     java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
ldc              "zero"
invokeinterface  java/util/Map.put:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;

请注意如何没有保留通用信息。通过插入执行运行时强制转换的checkcast 指令在运行时强制执行有限类型安全。例如，在Map<Integer, String> 上调用map.get(0) 将包含类似于以下的指令序列：

aload            (some variable holding a Map)
iconst_0
invokestatic     java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
invokeinterface  java/util/Map.get:(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
checkcast        Ljava/lang/String;

因此，即使 Map 类型在调用站点被完全擦除，发出的字节码确保从 Map<Integer, String> 检索到的任何值实际上是 String，而不是一些其他Object。

需要强调的是，与类文件中的大多数元数据一样，Signature 属性完全可选。虽然javac 会在必要时发出它们，但它们有可能被字节码优化器和混淆器等后处理器剥离。当然，这将导致无法以预期的方式使用泛型。例如，如果您要去除java/util/Map.class 中的Signature 属性，则只能将Map 作为等效于Map<Object, Object> 的非泛型类使用，并且您必须自己处理类型检查。

【讨论】：

太好了，你今天让开发者非常高兴。一直在寻找这样的答案 waaaay 太久了，非常感谢！
@Eugene 我发现你在这个网站上的许多答案和 cmets 很有帮助，所以我很高兴我能回报你的好意！ :D
如果您不介意，请提出后续问题。据我了解，如果编译器不会生成Signature，那么调用者就不可能知道某个方法是否是通用的，或者将checkcasts 插入其中，对吧？我想知道编译器以前会这样做吗？
@Eugene 当引用 compiled 类时，你是对的：没有Signature 属性，编译器不会知道类型或方法是通用的。显然，如果您有源文件，并且它们包含在编译中，编译器可以通过这种方式获取信息。我不确定您所说的“编译器如何之前”。如果您的意思是“在泛型之前”，则由编码人员来插入强制转换（例如，从集合中检索项目时）。
by before 我真的是说有没有编译器不会生成Signature，抱歉

【解决方案2】：

字节码中有额外的信息用于解码通用信息。

【讨论】：