面试题：Java多态向下转型与类型擦除的关系

Question

结合Java泛型的类型擦除机制，阐述在使用泛型进行多态向下转型时会遇到哪些特殊情况，如何妥善处理？

Answer 1

泛型的类型擦除机制

在Java中，泛型主要是在编译期提供类型安全检查，编译之后，所有的泛型信息都会被擦除，替换为对应的原始类型。例如，List<String>在编译后实际类型是List，String类型信息被擦除。

多态向下转型遇到的特殊情况

1. 类型擦除导致运行时无法区分具体类型：由于类型擦除，在运行时JVM无法获取泛型的实际类型参数。例如，有两个类SubTypeA<T>和SubTypeB<T>继承自SuperType<T>，当进行向下转型时，如SuperType<String> superObj = new SubTypeA<>(); SubTypeA<String> subObj = (SubTypeA<String>) superObj;，编译时因为泛型擦除，实际检查的是SuperType和SubTypeA的继承关系，运行时无法确认泛型参数String，如果转型逻辑依赖于泛型参数类型，就会出现问题。
2. ClassCastException风险：在泛型类型擦除后，当不恰当的向下转型时，容易抛出ClassCastException。比如，有List<String> strList = new ArrayList<>(); List<Integer> intList = (List<Integer>) strList;，编译期由于泛型擦除认为是合法的List类型转换，但运行时实际类型不匹配就会抛异常。

妥善处理方式

1. 使用instanceof检查：在向下转型前，使用instanceof进行类型检查。例如：

SuperType<?> superObj = new SubTypeA<>();
if (superObj instanceof SubTypeA) {
    SubTypeA<?> subObj = (SubTypeA<?>) superObj;
    // 进行后续操作
}

2. 增加类型标识字段：在泛型类中添加一个字段来标识实际类型。例如：

class SuperType<T> {
    private Class<T> type;
    public SuperType(Class<T> type) {
        this.type = type;
    }
    public Class<T> getType() {
        return type;
    }
}
class SubTypeA<T> extends SuperType<T> {
    public SubTypeA(Class<T> type) {
        super(type);
    }
}
// 使用时
SuperType<String> superObj = new SubTypeA<>(String.class);
if (superObj.getType() == String.class && superObj instanceof SubTypeA) {
    SubTypeA<String> subObj = (SubTypeA<String>) superObj;
    // 处理逻辑
}

3. 借助反射：通过反射获取实际类型信息来辅助转型。例如：

SuperType<?> superObj = new SubTypeA<>();
if (superObj.getClass() == SubTypeA.class) {
    ParameterizedType genericSuperclass = (ParameterizedType) superObj.getClass().getGenericSuperclass();
    Type typeArg = genericSuperclass.getActualTypeArguments()[0];
    // 根据typeArg进行进一步的转型逻辑判断和处理
    SubTypeA<?> subObj = (SubTypeA<?>) superObj;
}