为何单类型参数泛型经捕获转换后出现两个新类型变量？

定义的泛型类 #

class SimpleClass<T> {
  public T t1;
  public T t2;

  public SimpleClass(T t1, T t2) {
    this.t1 = t1;
    this.t2 = t2;
  }
}

测试代码 #

SimpleClass<?> p = new SimpleClass<String>("a", "b");
p.t1 = p.t2;

编译错误信息 #

error: incompatible types: CAP#1 cannot be converted to CAP#2
    p.t1 = p.t2;
            ^
  where CAP#1,CAP#2 are fresh type-variables:
    CAP#1 extends Object from capture of ?
    CAP#2 extends Object from capture of ?

用户的理解与疑问 #

变量p的声明类型为SimpleClass<?>，原本认为捕获转换后会得到类似如下的类：

class SimpleClass_cap#1<CAP#1> {
  public CAP#1 t1;
  public CAP#1 t2;

  public SimpleClass(CAP#1 t1, CAP#1 t2) {
    this.t1 = t1;
    this.t2 = t2;
  }
}

这一理解基于JLS（Java语言规范）中的描述：

Let G name a generic type declaration (§8.1.2, §9.1.2) with n type parameters
A_1,...,A_n with corresponding bounds U_1,...,U_n.

There exists a capture conversion from a parameterized type G<T_1,...,T_n> (§4.5) to
a parameterized type G<S_1,...,S_n>, where, for 1 ≤ i ≤ n :

• If T_i is a wildcard type argument (§4.5.1) of the form ?, then S_i is a fresh type
variable whose upper bound is U_i[A_1:=S_1,...,A_n:=S_n] and whose lower bound
is the null type (§4.1).

请问：将p声明为SimpleClass<?>后，为何会出现两个新类型变量CAP#1和CAP#2？

核心原因是：编译器对每个成员变量的类型进行捕获转换时，是独立处理的，而非将整个泛型类的通配符统一捕获为单个类型变量。

你对捕获转换的理解存在误区：捕获转换不是生成一个新的泛型类，而是针对变量的使用场景，对每个类型引用单独做捕获。当访问p.t1和p.t2时，编译器会分别对这两个成员的类型进行通配符捕获：

• 访问p.t1时，编译器将?捕获为CAP#1，所以t1的类型是CAP#1；
• 访问p.t2时，编译器又将?捕获为另一个独立的CAP#2，所以t2的类型是CAP#2。

虽然运行时CAP#1和CAP#2实际都是String，但编译阶段编译器只能看到SimpleClass<?>的声明——它无法确定通配符具体代表的类型，更无法保证两次捕获的类型变量是同一个。从编译器的角度看，CAP#1和CAP#2是两个无关联的未知类型，自然不允许互相赋值。

再看JLS的描述，它针对的是**参数化类型G<T_1,...,T_n>**的捕获转换，得到G<S_1,...,S_n>，这里的S_1对应泛型类的单个类型参数。但实际代码中，访问泛型类成员时，编译器是对每个成员的类型（即T对应的通配符）分别捕获，而非提前将整个泛型实例的类型统一绑定到一个捕获变量上。

简单来说：编译器不会为p这个实例“缓存”捕获后的类型变量，每次访问成员时都会重新捕获通配符，导致生成两个独立的CAP类型。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者yanpengl