【关于Java的泛型（高级）】

上一篇我们聊了泛型的基础——怎么用。 今天，我们来揭开泛型的底层原理。

一、泛型的“假象”——类型擦除（Type Erasure）

你有没有想过：为什么 Java 的泛型不能用于 new T() 或判断 if (obj instanceof T)？

答案就藏在 Java 泛型的核心机制中：类型擦除（Type Erasure）。

1. 什么是类型擦除？

简单说：泛型只存在于编译期，运行时会被“擦掉”。

Java 的泛型是通过“类型擦除”实现的，也就是说：

• ✅ 编译时：编译器用泛型做类型检查，确保类型安全。
• ❌ 运行时：JVM 根本不知道泛型的存在，所有的泛型信息都被“擦除”了。

举个例子：

List<String> strList = new ArrayList<>();
List<Integer> intList = new ArrayList<>();

// 问：这两个 List 的运行时类型一样吗？
System.out.println(strList.getClass() == intList.getClass()); // 输出：true

你没看错！输出是 true！

因为在运行时，List<String> 和 List<Integer> 都变成了 List，泛型信息被擦除了。

2. 擦除后变成什么？

• 如果没有限定类型（比如 <T>），擦除后变成 Object。
• 如果有限定类型（比如 <T extends Number>），擦除后变成上限类型（这里是 Number）。

public class Box<T extends Number> {
    private T value;
    public T getValue() { return value; }
}

编译后相当于：

public class Box {
    private Number value;  // T 被擦除为 Number
    public Number getValue() { return value; }
}

3. 为什么要类型擦除？

这是 Java 为了兼容老版本（Java 5 之前没有泛型）而做的设计。它让泛型代码可以和非泛型代码共存，但代价是：

• 不能在运行时获取泛型类型
• 不能 new T()
• 不能 instanceof T

二、通配符的上下限：? extends T 和 ? super T

泛型中有一个非常重要的概念：通配符（Wildcard），尤其是它的上下限用法。

1. ? extends T —— 上限通配符（Upper Bounded Wildcard）

表示“某种类型，它是 T 或 T 的子类”。

List<? extends Number> list;

这个 list 可以是：

• List<Number>
• List<Integer>
• List<Double>
• ……

但你不能往里面添加元素（除了 null），因为编译器不知道具体是哪种子类型。

list.add(new Integer(1)); // ❌ 编译错误！
Number n = list.get(0);   // ✅ 可以读取，因为一定是 Number 或其子类

👉 适用场景：只读操作（Producer）

2. ? super T —— 下限通配符（Lower Bounded Wildcard）

表示“某种类型，它是 T 或 T 的父类”。

List<? super Integer> list;

这个 list 可以是：

• List<Integer>
• List<Number>
• List<Object>

你可以往里面添加 Integer 或其子类：

list.add(new Integer(1)); // ✅ 可以添加
Object obj = list.get(0); // ❌ 只能拿到 Object，类型信息丢失

👉 适用场景：只写操作（Consumer）

三、PECS 原则：搞定上下限的“黄金口诀”

记不住什么时候用 extends，什么时候用 super？记住这个口诀：

PECS = Producer-Extends, Consumer-Super

• 如果你从集合中读取数据（它是“生产者”），用 ? extends T
• 如果你往集合中写入数据（它是“消费者”），用 ? super T

举个 JDK 中的经典例子：Collections.copy()

public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)

• src 是“生产者” → 用 ? extends T（从里面读 T 类型的数据）
• dest 是“消费者” → 用 ? super T（往里面写 T 类型的数据）

完美符合 PECS！

四、泛型的局限性（你知道吗？）

由于类型擦除，Java 泛型有一些“坑”：

五、面试高频问题（附参考回答）

Q1：Java 泛型是怎么实现的？为什么叫“伪泛型”？

A：Java 泛型是通过“类型擦除”实现的，泛型信息只在编译期存在，运行时会被擦除。因此它被称为“伪泛型”，与 C# 的“真泛型”不同。

Q2：List<Object> 和 List<String> 有继承关系吗？

A：没有！List<String> 不是 List<Object> 的子类。这是泛型的“不可变性”。如果需要兼容，要用通配符，比如 List<? extends Object>。

Q3：? extends T 和 ? super T 有什么区别？什么时候用？

A：? extends T 表示 T 及其子类，适合“读取”；? super T 表示 T 及其父类，适合“写入”。遵循 PECS 原则：生产者用 extends，消费者用 super。

六、总结：泛型的本质

写在最后

Java 泛型看似简单，实则暗藏玄机。理解了类型擦除和PECS 原则，你就掌握了泛型的“内功心法”。

下次面试官再问：“说说泛型的原理”，你就可以从容不迫地说：

“Java 泛型基于类型擦除实现，编译期检查类型安全，运行时擦除泛型信息。为了灵活处理类型兼容，我们使用 ? extends T 和 ? super T，并遵循 PECS 原则……”