java - 为什么 Java 泛型不支持原始类型？

Question

为什么 Java 中的泛型适用于类而不适用于原始类型？

例如，这很好用：

List<Integer> foo = new ArrayList<Integer>();

但这是不允许的：

List<int> bar = new ArrayList<int>();

Answer 1

Java 中的泛型是一个完全编译时的构造——编译器将所有泛型使用转换为正确类型的强制转换。这是为了保持与以前的 JVM 运行时的向后兼容性。

这：

List<ClassA> list = new ArrayList<ClassA>();
list.add(new ClassA());
ClassA a = list.get(0);

变成（大致）：

List list = new ArrayList();
list.add(new ClassA());
ClassA a = (ClassA)list.get(0);

因此，任何用作泛型的东西都必须可转换为 Object（在此示例中get(0)返回一个Object），而原始类型则不是。所以它们不能用于泛型。

Answer 2

在 Java 中，泛型以它们的方式工作......至少部分......因为它们是在语言设计多年后被添加到语言中的¹。由于不得不提出一种与现有语言和 Java 类库向后兼容的设计，语言设计者对泛型的选择受到了限制。

其他编程语言（例如 C++、C#、Ada）确实允许将原始类型用作泛型的参数类型。但这样做的另一面是，此类语言的泛型（或模板类型）实现通常需要为每个类型参数化生成泛型类型的不同副本。

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^{1 - Java 1.0 中没有包含泛型的原因是时间压力。他们认为必须尽快发布 Java 语言才能填补网络浏览器带来的新市场机会。James Gosling 曾表示，如果他们有时间，他会希望包括仿制药。如果发生这种情况，Java 语言会是什么样子，谁也说不准。}

Answer 3

在 Java 中，泛型是通过使用“类型擦除”来实现的，以实现向后兼容性。所有泛型类型都在运行时转换为 Object。例如，

public class Container<T> {

    private T data;

    public T getData() {
        return data;
    }
}

将在运行时被视为，

public class Container {

    private Object data;

    public Object getData() {
        return data;
    }
}

编译器负责提供适当的强制转换以确保类型安全。

Container<Integer> val = new Container<Integer>();
Integer data = val.getData()

会变成

Container val = new Container();
Integer data = (Integer) val.getData()

现在的问题是为什么在运行时选择“对象”作为类型？

答案是Object是所有对象的超类，可以表示任何用户定义的对象。

由于所有原语都不是从“ Object ”继承的，所以我们不能将它用作泛型类型。

仅供参考：Valhalla 项目正在尝试解决上述问题。

Answer 4

根据Java 文档，泛型类型变量只能用引用类型实例化，不能用原始类型实例化。

这应该出现在Project Valhalla下的 Java 10 中。

在关于专业化状态的Brian Goetz论文中

关于原语不支持泛型的原因有一个很好的解释。并且，它将如何在 Java 的未来版本中实现。

Java 当前已擦除的实现，它为所有引用实例化生成一个类，并且不支持原始实例化。（这是一种同构翻译，Java 的泛型只能覆盖引用类型的限制来自同构翻译相对于 JVM 字节码集的限制，JVM 对引用类型和原始类型的操作使用不同的字节码。）但是，Java 中的擦除泛型提供了行为参数（泛型方法）和数据参数（泛型的原始和通配符实例化）。

...

选择了同质翻译策略，其中泛型类型变量在合并到字节码中时被擦除到它们的边界。这意味着无论一个类是否是泛型的，它仍然编译为一个类，具有相同的名称，并且其成员签名相同。类型安全在编译时验证，运行时不受泛型类型系统的限制。反过来，这强加了泛型只能在引用类型上工作的限制，因为 Object 是最通用的可用类型，并且它不会扩展到原始类型。

Answer 5

集合被定义为需要一个派生自java.lang.Object. 基本类型根本不这样做。