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Java，Golang，Rust 泛型的大体对比小记

article 2025/3/10 6:11:51

引子

在我重构JVM尝试实现泛型时，在阅读《深入理解JVM》这本书时，对Java泛型的实现原因和应用场景有了一定了解，书中也将其与C#泛型进行了简单对比。当我去年在学习Golang时，也发现了Golang在1.8后才提供了泛型，并不是原生自带而是与Java类似在中间版本加入的特性，网上也有众多言论在抨击Golang泛型 "代码丑陋"，"使用别扭"。在近期我学习完Rust的泛型和trait后，对Rust泛型的 zero_abstract 也有了一定的理解，所以基于这个背景条件，我对三者进行了比对学习，并且总结成这篇小记。

一，Java的泛型

在java中，泛型的实现方式叫 “类型擦除式泛型”(Type Erasure Generics)，它只在程序源码中存在，在编译后的字节码文件中，全部泛型都被替代为原来的裸类型，所以对于 ArrayList<Integer> 和 ArrayList<String> 来说他们都时一个类型(Raw Tyoe，裸类型)。而C#则采取的是 “具现化式类型”，即泛型在源码以及编译后的中间语言中或是在运行时都是存在的。举例：即我们不能使用 instanceof 对泛型进行实例判断，但是C#可以。

Java 5.0 引入泛型时，可以采取两种做法：

需要泛型化的类型，以前有的就不办，平行的添加一套泛型化版本的新类型。
直接把已有的类型泛型化。

考虑到Java在当时已经是诞生的第10年，遗留代码量极大，再加之Java已经存在了2套容器，如Vector和Arraylist，所以如果再添加一套会让语言显得特别臃肿。所以开发者采取了第二种方式。

本质上，Java的类型擦除是将所有的泛型设置为裸类型(所有泛化类型的共同父类型)，在编译时将类似于ArrayList<Integer>或者ArrayList<String>粗暴的转化为ArrayList类型，在元素访问时插入了从Object到Integer或者String的强制转型代码。在运行时进行了所有的类型操作。

二. Rust 泛型

Rust的泛型是语言原生支持的，实现方式为 “单态化”，使得 Rust 在性能上具有 零成本抽象（zero-cost abstraction）。可以对特征(trait)对泛型进行约束：

trait Stack<T> {
    fn push(&mut self, item: T);
    fn pop(&mut self) -> Option<T>;
}

零成本抽象的实现，其实本质上就是在编译时期，Rust就会生成对应调用版本的代码，比如我希望实现一个 fn add(i: T, j:T) -> T{} ，在调用时，我传入的时i32，那么在编译时Rust就会自动生成其对应的代码(即元编程)，在运行时就不需要和Java一样进行类型擦除和强转，所以其效率是极高的。

但是这样做也会有缺陷——代码膨胀

三. Golang 泛型

Golang 采用字节码共享（monomorphization + type erasure）的方式处理泛型：

部分类型（如 int、float64）会进行代码展开（类似 C++ 模板）。
但大多数类型在编译时仍使用 interface{} 实现（类似 Java 泛型的类型擦除）。

这导致泛型代码的性能有时不如直接用 interface{}，因为 Go 需要在运行时做类型转换。

在大家诟病Golang泛型的几大原因：

其采用的表示方式为 `[ ]` 而不是大家一直以来熟悉的 `< >`在潜意识里 `[ ]` 会被我们和数组联系起来，所以不太直观。

Go 泛型无法直接用于接口类型，而只能通过普通的 struct 组合使用：

// ❌ 错误，Go 不支持泛型接口
type Stack[T any] interface { 
    Push(T)
    Pop() T
}

// ✅ 正确
type Stack[T any] struct {
    items []T
}

Golang 泛型也不能用于方法的类型接收者，而是只能用指针接收者：


type MyType[T any] struct {
    value T
}

// ❌ 不能这样写
func (m MyType[T]) Get() T {
    return m.value
}

func (m *MyType[T]) Get() T { // ✅ 只能用指针接收者
    return m.value
}

泛型不支持运算符重载

四. 小结

为什么Golang泛型被喷，我想大概还是因为其实现方式的妥协，作为一个追求高性能的编程语言，在泛型的实现中并没有保持语言本身的追求，而是采取了妥协中庸的解决办法，杂糅了Rust和Java的泛型，导致其不仅仅在语法习惯上让广大码农感觉不适。同时由于在某些条件下其采用了类型擦除式泛型的实现，也让其性能不如其对标的c/cpp。

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