Java 泛型擦除机制与反射陷阱：你以为的类型安全，其实都是假象

在日常开发中，我们几乎离不开泛型：List<String>、Map<Integer, User>、Optional<T>……
但你知道吗？这些看似“类型安全”的泛型，在运行时其实都被“擦掉”了。

今天，我们从底层出发，一文搞懂：

• 泛型擦除机制到底是什么
• ️ 编译器如何“假装”类型安全
• 反射下的泛型陷阱与越界问题
• 如何安全使用泛型 + 常见避坑方案

一、泛型为什么会被“擦除”？

Java 的泛型是 伪泛型（Type Erasure），这是为了 向下兼容 JDK1.4 之前的字节码。

在编译阶段，所有泛型信息（T, E, K, V 等）都会被擦除，
最终生成的字节码中，泛型参数会被替换为其 上界（Upper Bound） 类型。

来看一个例子：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("hello");

// 编译后的字节码近似等价于：
List list = new ArrayList();
list.add("hello");

运行时，list 已经不再知道它是 List<String>，而只是一个普通的 List。

二、泛型擦除的三种形式

示例：

public class Box<T extends Number> {
    T value;
    public void set(T value) { this.value = value; }
}

三、泛型方法的擦除

public <T> void print(T item) {
    System.out.println(item);
}

所以泛型方法并不会生成多个方法版本（不像 C++ 模板那样）。

四、反射下的“泛型陷阱”

泛型在编译期有效，但反射绕过了编译器的检查。
因此，泛型容器在运行时其实是“不设防”的。

来看一个著名的反例：

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GenericTrap {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Java");

        Method add = list.getClass().getMethod("add", Object.class);
        add.invoke(list, 123); //  居然能加 Integer！

        System.out.println(list);
    }
}

输出：

[Java, 123]

五、泛型数组也是坑点之一

泛型擦除导致 无法直接创建泛型数组：

List<String>[] arr = new ArrayList<String>[10]; //  编译错误

为什么？

数组在运行时需要知道元素的精确类型，而泛型类型在编译后已被擦除。

解决方案：

@SuppressWarnings("unchecked")
List<String>[] arr = (List<String>[]) new ArrayList<?>[10];

六、通过反射获取泛型类型（TypeToken 技巧）

虽然擦除了，但我们仍可以通过 反射 + Type API 获取部分泛型信息：

import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;

public class GenericTypeDemo<T> {
    public static void main(String[] args) {
        new GenericTypeDemo<String>().printType();
    }

    public void printType() {
        Type superClass = getClass().getGenericSuperclass();
        System.out.println(superClass);
    }
}

输出：

GenericTypeDemo<java.lang.String>

原理：JVM 在 类的继承结构 中仍保留泛型签名，可通过反射获取。

七、常见面试陷阱 ️

八、最佳实践与避坑建议

1. 避免在运行时依赖泛型类型信息
   泛型的类型擦除意味着运行时无法区分泛型参数。

2. 使用 Class 保存显式类型

   public <T> T fromJson(String json, Class<T> clazz);
   

3. 反射场景建议使用 TypeReference / TypeToken
   如在 Gson、Jackson、MyBatis 中：

   new TypeReference<List<User>>() {}
   

4. 避免泛型数组、泛型静态变量
   泛型静态变量是全类共享，不随类型参数变化。

九、总结