上篇文章简单的谈了谈C#编译器和JIT编译器,本来想接着写类型,对象,线程栈和托管堆在运行时的相互关系的,可惜讲解这部分采用画图的方式比较好,所以就先跳过了。


在JAVA中,泛型只被JAVA编译器支持,并不被JVM所支持,也就是说没有定义新的字节码来表示泛型类型,自然在JVM里面也不会有新的指令来支持新的字节码。类比到.NET来说,也就是被C#编译器支持而不被CLR所支持。这样就产生了很多有趣的问题。我们都知道我们的代码都要经过编译器的翻译改动,JAVA中的泛型就是JAVA编译器采用类型擦除的方式来实现泛型的。定义的泛型类型,都自动提供了一个相应的原始类型(raw type)原始类型的名字就是删去类型参数后的泛型名,擦出掉类型变量,并替换为限定类型(无限定的变量用Object),可以看做是语法糖吧。比如:

public class MyHashMap<TKey, TValue> {
    private HashMap<TKey, TValue> m_map = new HashMap<TKey, TValue>();
    
    public TValue get(TKey key) {
        return this.m_map.get(key);
    }
    
    public void put(TKey key, TValue value) {
        this.m_map.put(key, value);
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyHashMap<String, Integer> map = new MyHashMap<String, Integer>();
        map.put("Hello", 5);
        int i = map.get("Hello");
    }    
}



编译成字节码后,就成了下面这个样子(这里还用JAVA代码来表示)

public class MyHashMap {
private HashMap m_map = new HashMap();

public Object get(Object key) {
return this.m_map.get(key);
}

public void put(Object key, Object value) {
this.m_map.put(key, value);
}

public static void main(String[] args) {
MyHashMap map
= new MyHashMap();
map.put(
"Hello", 5);
int i = (Integer)map.get("Hello");
}
}

好吧,看到Object,我承认我又想起装箱了,可以看出Java中的泛型没有解决装箱问题。

由于JVM并不知道泛型类型,所以JAVA中就是以JAVA编译器的语法糖的形式来表现的。当初我刚接触JAVA的时候,的确会被下面几种错误弄得很困惑。

public class MyClass<SomeType> {
    public static void myMethod(Object item) {
        if (item instanceof SomeType) { // 报错
            ...
        }
        SomeType st = new SomeType(); // 报错
        SomeType[] myArray = new SomeType[10]; // 报错
    }
}




在这里我们可以想一下,到底怎么样才算真正的支持泛型呢?在.NET中,由于代码最终是由CLR根据元数据来执行IL代码,因此,可以很容易理解:

1.IL中一定会有一个新指令来识别“类型参数”。

2.我们知道类型和方法的定义在元数据表中都会有相应的表示,因此为了支持泛型,元数据的格式也会有所改动。

3.修改JIT编译器来执行新的IL指令。

也就是说,泛型类型定义能够完整的编译为MSIL类型。

泛型类型的运行大概的流程如下:

C#编译器生成IL和元数据,表示泛型类定义,JIT编译器则会把泛型类型定义与一系列的类型参数组合起来。

具体点来说,IL为初始化某个泛型类型的实例预留了占位符,JIT编译器会在运行的时候,生成机器代码的时候“补全定义”。JIT把相应的IL代码编译成X86指令,同时优化。优化什么内容了呢?比如,在类型参数是引用类型的时候,就能使用相同的机器代码来表示。为啥是引用类型而不是值类型呢?因为引用类型基本上都是指针,本质上来讲结构都是一样的。

这里又要谈一下类加载。JIT不是在某个类加载时就为其生成完整的X86指令,而是仅在类中的每个方法被第一次调用的时候才开始编译的。(我现在觉得应该先讲讲类型,对象,线程栈和托管堆在运行时的相互关系比较好)。这样,就会先在IL代码上执行一个占位符替换步骤,替换成具体类型,随后再像普通类一样按需编译。


好吧,你可以看出,在执行之前占位符被替换成具体类型了,因此泛型的匹配度是相当高的。应该说就是精确匹配。这个会影响什么地方呢?在方法重载的时候就会有体现了,下篇文章用代码说明。

作者: 浪雪 发表于 2011-06-11 21:48 原文链接

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