JDK8在泛型类型推导上的变化原创
概述
JDK8升级，大部分问题可能在编译期就碰到了，但是有些时候比较蛋疼，编译期没有出现问题，但是在运行期就出了问题，比如今天要说的这个话题，所以大家再升级的时候还是要多测测再上线，当然JDK8给我们带来了不少红利，花点时间升级上来还是值得的。
问题描述
还是老规矩，先上demo，让大家直观地知道我们要说的问题。
public class Test {
static <T extends Number> T getObject() {
return (T)Long.valueOf(1L);
}
public static void main(String... args) throws Exception {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(getObject());
}
}
demo很简单，就是有个使用了泛型的函数getObject，其返回类型是Number的子类，然后我们将函数返回值传给StringBuilder的多态方法append，我们知道append方法有很多，参数类型也很多，但是唯独没有参数是Number的append方法，如果有的话，大家应该猜到会优先选择这个方法了，既然没有，那到底会选哪个呢，我们分别用jdk6(jdk7类似)和jdk8来编译下上面的类，然后用javap看看输出结果（只看main方法）：
jdk6编译的字节码：
public static void main(java.lang.String...) throws java.lang.Exception;
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_VARARGS
Code:
stack=2, locals=2, args_size=1
0: new #3 // class java/lang/StringBuilder
3: dup
4: invokespecial #4 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: invokestatic #5 // Method getObject:()Ljava/lang/Number;
12: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/StringBuilder;
15: pop
16: return
LineNumberTable:
line 8: 0
line 9: 8
line 10: 16
Exceptions:
throws java.lang.Exception
jdk8编译的字节码：
public static void main(java.lang.String...) throws java.lang.Exception;
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC, ACC_VARARGS
Code:
stack=2, locals=2, args_size=1
0: new #3 // class java/lang/StringBuilder
3: dup
4: invokespecial #4 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: invokestatic #5 // Method getObject:()Ljava/lang/Number;
12: checkcast #6 // class java/lang/CharSequence
15: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/CharSequence;)Ljava/lang/StringBuilder;
18: pop
19: return
LineNumberTable:
line 8: 0
line 9: 8
line 10: 19
Exceptions:
throws java.lang.Exception
对比上面那个的差异，我们看到bci从12开始变了，jdk8里多了下面这行表示要对栈顶的数据做一次类型检查看是不是CharSequence类型：
12: checkcast #6 // class java/lang/CharSequence
另外调用的StringBuilder的append方法也是不一样的，jdk7里是调用的参数为Object类型的append方法，而jdk8里调用的是CharSequence类型的append方法。
最主要的是在jdk6和jdk8下运行上面的代码，在jdk6下是正常跑过的，但是在jdk8下是直接抛出异常的：
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Long cannot be cast to java.lang.CharSequence
at Test.main(Test.java:9)
至此问题整个应该描述清楚了。
问题分析
先来说说如果要我们来做这个java编译器实现这个功能，我们要怎么来做，其他的都是很明确的，重点在于如下这段如何来确定append的方法使用哪个：
sb.append(getObject());
我们知道getObject()返回的是个泛型对象，这个对象是Number的子类，因此我们首先会去遍历StringBuilder的所有可见的方法，包括从父类继承过来的，找是不是存在一个方法叫做append，并且参数类型是Number的方法，如果有，那就直接使用这个方法，如果没有，那我们得想办法找到一个最合适的方法，关键就在于这个合适怎么定义，比如说我们看到有个append的方法，其参数是Object类型的，Number是Object的子类，所以我们选择这个方法肯定没问题，假如说另外有个append方法，其参数是Serializable类型(当然其实并没有这种参数的方法)，Number实现了这个接口，我们选择这个方法也是没问题的，那到底是Object参数的更合适还是Serializable的更合适呢，还有更甚者，我们知道StringBuilder有个方法，其参数是CharSequence，加入我们传进去的参数其实既是Number的子类，同时又实现了CharSequence这个接口，那我们究竟要不要选它呢？这些问题我们都需要去考虑，而且各有各的理由，说起来都感觉听合理的。
JDK6里泛型的类型推导
这里分析的是jdk6的javac代码，不过大致看了下jdk7的这块针对这个问题的逻辑也差不多，所以就以这块为例了，jdk6里的泛型类型推导其实比较简单，从上面的输出结果我们也猜到了，其实就是选了参数为Object类型的append方法，它觉得它是最合适的：
private Symbol findMethod(Env<AttrContext> env,
Type site,
Name name,
List<Type> argtypes,
List<Type> typeargtypes,
Type intype,
boolean abstractok,
Symbol bestSoFar,
boolean allowBoxing,
boolean useVarargs,
boolean operator) {
for (Type ct = intype; ct.tag == CLASS; ct = types.supertype(ct)) {
ClassSymbol c = (ClassSymbol)ct.tsym;
if ((c.flags() & (ABSTRACT | INTERFACE | ENUM)) == 0)
abstractok = false;
for (Scope.Entry e = c.members().lookup(name);
e.scope != null;
e = e.next()) {
//- System.out.println(" e " + e.sym);
if (e.sym.kind == MTH &&
(e.sym.flags_field & SYNTHETIC) == 0) {
bestSoFar = selectBest(env, site, argtypes, typeargtypes,
e.sym, bestSoFar,
allowBoxing,
useVarargs,
operator);
}
}
//- System.out.println(" - " + bestSoFar);
if (abstractok) {
Symbol concrete = methodNotFound;
if ((bestSoFar.flags() & ABSTRACT) == 0)
concrete = bestSoFar;
for (List<Type> l = types.interfaces(c.type);
l.nonEmpty();
l = l.tail) {
bestSoFar = findMethod(env, site, name, argtypes,
typeargtypes,
l.head, abstractok, bestSoFar,
allowBoxing, useVarargs, operator);
}
if (concrete != bestSoFar &&
concrete.kind < ERR && bestSoFar.kind < ERR &&
types.isSubSignature(concrete.type, bestSoFar.type))
bestSoFar = concrete;
}
}
return bestSoFar;
}
上面的逻辑大概是遍历当前类(比如这个例子中的StringBuilder)及其父类，依次从他们的方法里找出一个最合适的方法返回，重点就落在了selectBest这个方法上:
Symbol selectBest(Env<AttrContext> env,
Type site,
List<Type> argtypes,
List<Type> typeargtypes,
Symbol sym,
Symbol bestSoFar,
boolean allowBoxing,
boolean useVarargs,
boolean operator) {
if (sym.kind == ERR) return bestSoFar;
if (!sym.isInheritedIn(site.tsym, types)) return bestSoFar;
assert sym.kind < AMBIGUOUS;
try {
if (rawInstantiate(env, site, sym, argtypes, typeargtypes,
allowBoxing, useVarargs, Warner.noWarnings) == null) {
// inapplicable
switch (bestSoFar.kind) {
case ABSENT_MTH: return wrongMethod.setWrongSym(sym);
case WRONG_MTH: return wrongMethods;
default: return bestSoFar;
}
}
} catch (Infer.NoInstanceException ex) {
switch (bestSoFar.kind) {
case ABSENT_MTH:
return wrongMethod.setWrongSym(sym, ex.getDiagnostic());
case WRONG_MTH:
return wrongMethods;
default:
return bestSoFar;
}
}
if (!isAccessible(env, site, sym)) {
return (bestSoFar.kind == ABSENT_MTH)
? new AccessError(env, site, sym)
: bestSoFar;
}
return (bestSoFar.kind > AMBIGUOUS)
? sym
: mostSpecific(sym, bestSoFar, env, site,
allowBoxing && operator, useVarargs);
}
这个方法的主要逻辑落在rawInstantiate这个方法里(具体代码不贴了，有兴趣的去看下代码，我将最终最关键的调用方法argumentsAcceptable贴出来，主要做参数的匹配)，如果当前方法也合适，那就和之前挑出来的最好的方法做一个比较看谁最适合，这个选择过程在最后的mostSpecific方法里，其实就和冒泡排序差不多，不过是找最接近的那个类型(逐层找对应是父类的方法，和最小公倍数有点类似)。
boolean argumentsAcceptable(List<Type> argtypes,
List<Type> formals,
boolean allowBoxing,
boolean useVarargs,
Warner warn) {
Type varargsFormal = useVarargs ? formals.last() : null;
while (argtypes.nonEmpty() && formals.head != varargsFormal) {
boolean works = allowBoxing
? types.isConvertible(argtypes.head, formals.head, warn)
: types.isSubtypeUnchecked(argtypes.head, formals.head, warn);
if (!works) return false;
argtypes = argtypes.tail;
formals = formals.tail;
}
if (formals.head != varargsFormal) return false; // not enough args
if (!useVarargs)
return argtypes.isEmpty();
Type elt = types.elemtype(varargsFormal);
while (argtypes.nonEmpty()) {
if (!types.isConvertible(argtypes.head, elt, warn))
return false;
argtypes = argtypes.tail;
}
return true;
}
针对具体的例子其实就是看StringBuilder里的哪个方法的参数是Number的父类，如果不是就表示没有找到，如果参数都符合期望就表示找到，然后返回。
所以jdk6里的这块的逻辑相对来说比较简单。
JDK8里泛型的类型推导
jdk8里的推导相对来说比较复杂，不过大部分逻辑和上面的都差不多，但是argumentsAcceptable这块的变动比较大，增加了一些数据结构，规则变得更加复杂，考虑的场景也更多了，因为代码嵌套层数很深，具体的代码我就不贴了，有兴趣的自己去跟下代码（具体变化可以从AbstractMethodCheck.argumentsAcceptable这个方法开始）。
针对具体这个demo，如果getObject返回的对象既实现了CharSequence，又是Number的子类，那它认为这种情况其实选择参数为CharSequence类型的append方法比参数为Object类型的方法更合适，看起来是要求更严格一些了，适用范围收窄了一些，不是去匹配大而范的接口方法，因此其多加了一层checkcast的检查，不过我个人观点是觉得这块有点太激进了。
