Как Java обрабатывает обобщения (generics)?

Java обрабатывает обобщения с помощью стирания типов (type erasure).

При компиляции информация об обобщенных типах удаляется. Это означает, что в байт-коде класс ArrayList<String> и ArrayList<Integer> будут выглядеть одинаково - как ArrayList. Вместо обобщенных параметров компилятор подставляет Object или верхнюю границу ограниченного типа. В местах использования типов компилятор вставляет неявные приведения типов (casts).

Преимущества стирания типов:

• Совместимость с более ранними версиями Java: Код с обобщениями может взаимодействовать с кодом, написанным до их появления, так как байт-код не содержит информации о типах.
• Отсутствие дополнительных накладных расходов во время выполнения: Так как информация об обобщенных типах удаляется, нет необходимости в проверках типов во время выполнения, что может повысить производительность.

Недостатки стирания типов:

• Невозможность использования примитивных типов в качестве параметров обобщения: Например, ArrayList<int> недопустимо. Приходится использовать их обертки (ArrayList<Integer>).
• Потеря информации о типе во время выполнения: Это может затруднить некоторые операции, такие как создание массива обобщенного типа (new T[size]) или проверка соответствия типу (instanceof).

Пример неявного приведения типа после стирания:

// Создание обобщенного списка
List<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("Hello");

// В байт-коде это выглядит примерно так (после стирания):
// List stringList = new ArrayList();
// stringList.add("Hello"); // obj.add(java.lang.Object)

// Получение элемента из списка
String greeting = stringList.get(0);

// В байт-коде компилятор добавляет cast:
// String greeting = (String)stringList.get(0);

Ограниченные обобщения (Bounded wildcards) используются для более гибкого управления типами параметров.

• <? extends T>: Обозначает любой тип, который расширяет или является T. Позволяет читать элементы как T или его подтипы.
• <? super T>: Обозначает любой тип, который ограничивается T или его супертипом. Позволяет добавлять элементы типа T или его подтипов.

// Пример с <? extends>
List<? extends Number> numbers = new ArrayList<Integer>();
Number num = numbers.get(0); // OK
// numbers.add(new Double(1.0)); // Ошибка компиляции

// Пример с <? super>
List<? super Integer> integers = new ArrayList<Number>();
integers.add(10); // OK
// Integer i = integers.get(0); // Ошибка компиляции, возвращается Object