Java的Generics跟c++的Template到底有什么不同

Java的Generics和c++的Template到底有什么不同？
先了解Java的Generics:
根据Java的文档，Java引入Generics一是为了在编译时提供更强的类型检查，二是为了泛型编程。

编译时，Java靠type erasure来实现Generics：

1.　将所有的泛型参数替换为限定（bound这里如何翻译？）的类型，如果没有限定，就替换为Object类。因此然生的字节码和普通的类文件一样；
2.  为了保证类型安全，必要的时候会是使用cast；
3.  为了维护继承的泛型类型之间的多态的正确性，必要的时候会生成bridge methods。

考虑下面的泛型类，这个类代表单链表的节点。(一下例子均出自java doc)

public class Node<T> {    private T data;    private Node<T> next;    public Node(T data, Node<T> next) }        this.data = data;        this.next = next;    }    public T getData() { return data; }    // ...}

因为T没有被限定，所以Java编译器将其替换为Object：

public class Node {    private Object data;    private Node next;    public Node(Object data, Node next) {        this.data = data;        this.next = next;    }    public Object getData() { return data; }    // ...}

而下面这个例子，因为Node使用了一个父类型被限定的类型参数，所以T被替换为该父类型。

public class Node<T extends Comparable<T>> {    private T data;    private Node<T> next;    public Node(T data, Node<T> next) {        this.data = data;        this.next = next;    }    public T getData() { return data; }    // ...}

替换为：

public class Node {    private Comparable data;    private Node next;    public Node(Comparable data, Node next) {        this.data = data;        this.next = next;    }    public Comparable getData() { return data; }    // ...}

这样貌似很不错，但有时候有问题，看这个例子：

public class Node<T> {    public T data;    public Node(T data) { this.data = data; }    public void setData(T data) {        System.out.println("Node.setData");        this.data = data;    }}public class MyNode extends Node<Integer> {    public MyNode(Integer data) { super(data); }    public void setData(Integer data) {        System.out.println("MyNode.setData");        super.setData(data);    }}

对于下面这段code，

MyNode mn = new MyNode(5);Node n = mn;           n.setData("Hello");   Integer x = mn.data;

经过type erasure之后，code变成了下图中的样子（用Jad反编译的结果）



可以看到，多了一个方法，

 public volatile void setData(Object obj)    {        setData((Integer)obj);    }

这个方法会将Object类型cast成Integer类型调用MyNode.setObject(Integer)，被称为bridge method，因为父类Node有setData（Object）这个方法，如果子类没有，根本就无法编译通过。因为实际参数是个String对象，所以在做setData((Integer)obj)的时候会报

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer
at MyNode.setData(MyNode.java:1)
at MyNode.main(MyNode.java:11)

更多的关于Java Generics的文章可以参考附录【2】-【4】。

从type erasure的角度来看，Java的Generics真的只是Wrapper。

那么c++的模版呢？

摘自【2】里面的的说法：
Java 中的泛型与 C++ 模板的比较
Java Generics 程序的语法在表面上与 C++ 中的模板非常类似，但是二者之间有着本质的区别。
首先，Java 语言中的泛型不能接受基本类型作为类型参数――它只能接受引用类型。这意味着可以定义 List<Integer>，但是不可以定义 List<int>。
其次，在 C++ 模板中，编译器使用提供的类型参数来扩充模板，因此，为 List<A> 生成的 C++ 代码不同于为 List<B> 生成的代码，List<A> 和 List<B> 实际上是两个不同的类。而 Java 中的泛型则以不同的方式实现，编译器仅仅对这些类型参数进行擦除和替换。类型 ArrayList<Integer> 和 ArrayList<String> 的对象共享相同的类，并且只存在一个 ArrayList 类。

参考：
1. http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/generics/index.html
2. http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-gj/index.html
3. http://www.blogjava.net/DLevin/archive/2011/06/23/352917.html
4. http://freish.iteye.com/blog/1158008

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