java 泛型详解

Java类型中ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariabl，WildcardType详解

 

(1). 和反射+泛型有关的接口类型

• java.lang.reflect.Type：java语言中所有类型的公共父接口
• java.lang.reflect.ParameterizedType
• java.lang.reflect.GenericArrayType
• java.lang.reflect.WildcardType

1. Type直接子接口

ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable和WildcardType四种类型的接口

• ParameterizedType: 表示一种参数化的类型，比如Collection
• GenericArrayType: 表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
• TypeVariable: 是各种类型变量的公共父接口
• WildcardType: 代表一种通配符类型表达式，比如?, ? extends Number, ? super Integer【wildcard是一个单词：就是“通配符”】

2. Type直接实现子类 :Class类

3. java.lang.reflect.Type接口

Type所有类型指代的有：原始类型 (raw types)【对应Class】，参数化类型 (parameterizedtypes)【对应ParameterizedType】， 数组类型 (array types)【对应GenericArrayType】，类型变量 (type variables)【对应TypeVariable】，基本数据类型(primitivetypes)【仍然对应Class】

4. java.lang.reflect.ParameterizedType接口

ParameterizedType接口类型的含义

表示参数化类型。比如：Map这种参数化类型

获取参数化类型<>中的实际类型

源码声明：Type[] getActualTypeArguments();

【注意】无论<>中有几层<>嵌套，这个方法仅仅脱去最外层的<>之后剩下的内容就作为这个方法的返回值。

public static  E methodIV(   ArrayList al1,   ArrayList al2,   ArrayList al3,   ArrayListextends Number> al4,   ArrayList al5){} 

那么他的每一参数总体上看都是参数化类型的。

{1}. 对于ArrayList，通过getActualTypeArguments()返回之后，脱去最外层的<>之后，剩余的类型是ArrayList。因此对这个参数的返回类型是ParameterizedType。

{2}. 对于ArrayList，通过getActualTypeArguments()返回之后，脱去最外层的<>之后，剩余的类型是E。因此对这个参数的返回类型是TypeVariable。

{3}. 对于ArrayList，通过getActualTypeArguments()返回之后，脱去最外层的<>之后，剩余的类型是String。因此对这个参数的返回类型是Class。

{4}. 对于ArrayListextends Number>，通过getActualTypeArguments()返回之后，脱去最外层的<>之后，剩余的类型是? ExtendsNumber。因此对这个参数的返回类型是WildcardType。

{5}. 对于ArrayList，通过getActualTypeArguments()返回之后，脱去最外层的<>之后，剩余的类型是E[]。因此对这个参数的返回类型是GenericArrayType。

所以，可能获得各种各样类型的实际参数，所以为了统一，采用直接父类数组Type[]进行接收。

4. java.lang.reflect. GenericArrayType接口

GenericArrayType接口类型的含义

表示泛型数组类型。比如：void method(ArrayList[] al){…}

【注意】<>不能出现在数组的初始化中，即new数组之后不能出现<>，否则javac无法通过。但是作为引用变量或者方法的某个参数是完全可以的。

获取泛型数组中元素的类型

源码声明：Type getGenericComponentType();

【注意】无论从左向右有几个[]并列，这个方法仅仅脱去最右边的[]之后剩下的内容就作为这个方法的返回值。

为什么返回值类型是Type？

public static  E methodV(

String[] p1,

E[] p2,

ArrayList[] p3,

E[][] p4){}

{1}. 对于String[]，通过getComponentType()返回之后，脱去最右边的[]之后，剩余的类型是String。因此对这个参数的返回类型是Class

{2}. 对于E[]，通过getComponentType()返回之后，脱去最右边的[]之后，剩余的类型是E。因此对这个参数的返回类型是TypeVariable

{3}. 对于ArrayList[]，通过getComponentType()返回之后，脱去最右边的[]之后，剩余的类型是ArrayList。因此对这个参数的返回类型是ParameterizedType

{4}. 对于E[][]，通过getComponentType()返回之后，脱去最右边的[]之后，剩余的类型是E[]。因此对这个参数的返回类型是GenericArrayType

5. java.lang.reflect. GenericArrayType接口

TypeVariable接口类型的含义

表示类型参数或者又叫做类型变量。比如：void method(E e){}中的E就是类型变量

获取类型变量的泛型限定的上边界的类型

源码声明：Type[] getActualTypeArguments();

【注意】这里面仅仅是上边界。原因就是类型变量在定义的时候只能使用extends进行(多)边界限定。不能使用super，否则编译无法通过。同时extends给出的都是类型变量的上边界。

为什么是返回类型是数组？因为类型变量可以通过&进行多个上边界限定，因此上边界有多个，因此返回值类型是数组类型[ ]。

例如下面的方法：

public static  E methodVI(E e){…}

E的第一个上边界是Map,是ParameterizedType类型

E的第二个上边界是Cloneable，是Class类型

因此，为统一，返回值的数组的元素类型就是Type

6. java.lang.reflect.WildcardType接口

WildcardType接口类型的含义

表示通配符类型的表达式。

比如 void printColl(ArrayListal); 中的 ? extends Number

【注意】根据上面API的注释提示：现阶段通配符表达式仅仅接受一个上边界或者下边界，这个和定义类型变量时候可以指定多个上边界是不一样。但是API说了，为了保持扩展性，这里返回值类型写成了数组形式。实际上现在返回的数组的大小就是1

获取通配符表达式对象的泛型限定的上边界的类型

源码声明：Type[] getUpperBounds();

【注意】上面说了，现阶段返回的Type[ ]中的数组大小就是1个。写成Type[ ]是为了语言的升级而进行的扩展。

例如下面的方法：

{1}. public static voidprintColl(ArrayListextends ArrayList> al){}

通配符表达式是：? extendsArrayList，这样 extends后面是?的上边界，这个上边界是ParameterizedType类型。

{2}. public static  voidprintColl(ArrayListextends E> al){}

通配符表达式是：? extends E，这样 extends后面是?的上边界，这个上边界是TypeVariable类型

{3}.public static  voidprintColl(ArrayListextends E[]> al){}

通配符表达式是：? extends E[]，这样 extends后面是?的上边界，这个上边界是GenericArrayType类型

{4}.public static  voidprintColl(ArrayListextends Number> al){}

通配符表达式是：? extends Number，这样 extends后面是?的上边界，这个上边界是Class类型

最终统一成Type作为数组的元素类型。

7. Type及其子接口的来历

一. 泛型出现之前的类型

没有泛型的时候，只有所谓的原始类型。此时，所有的原始类型都通过字节码文件类Class类进行抽象。Class类的一个具体对象就代表一个指定的原始类型。

二. 泛型出现之后的类型

泛型出现之后，扩充了数据类型。从只有原始类型扩充了参数化类型、类型变量类型、泛型限定的的参数化类型 (含通配符+通配符限定表达式)、泛型数组类型。

三. 与泛型有关的类型不能和原始类型统一到Class的原因

[1]. 【产生泛型擦除的原因】

本来新产生的类型+原始类型都应该统一成各自的字节码文件类型对象。但是由于泛型不是最初Java中的成分。如果真的加入了泛型，涉及到JVM指令集的修改，这是非常致命的。

[2]. 【Java中如何引入泛型】

为了使用泛型的优势又不真正引入泛型，Java采用泛型擦除的机制来引入泛型。Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的，确保数据的安全性和免去强制类型转换的麻烦。但是，一旦编译完成，所有的和泛型有关的类型全部擦除。

[3]. 【Class不能表达与泛型有关的类型】

因此，与泛型有关的参数化类型、类型变量类型、泛型限定的的参数化类型 (含通配符+通配符限定表达式)、泛型数组类型这些类型全部被打回原形，在字节码文件中全部都是泛型被擦除后的原始类型，并不存在和自身类型一致的字节码文件。所以和泛型相关的新扩充进来的类型不能被统一到Class类中。

(4). 与泛型有关的类型在Java中的表示

为了通过反射操作这些类型以迎合实际开发的需要，Java就新增了ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable 和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型。

(5). Type的引入：统一与泛型有关的类型和原始类型Class

【引入Type的原因】

为了程序的扩展性，最终引入了Type接口作为Class，ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable和WildcardType这几种类型的总的父接口。这样实现了Type类型参数接受以上五种子类的实参或者返回值类型就是Type类型的参数。

【Type接口中没有方法的原因】

从上面看到，Type的出现仅仅起到了通过多态来达到程序扩展性提高的作用，没有其他的作用。因此Type接口的源码中没有任何方法。

https://blog.csdn.net/sinat_29581293/article/details/52227953

1.ParameterizedType

ParameterizedType表示参数化类型，也就是泛型，例如List、Set等；

ParameterizedType

在ParameterizedType接口中，有3个方法，分别是getActualTypeArguments()、 getRawType()、 getOwnerType();

1.1 getActualTypeArguments

获取泛型中的实际类型，可能会存在多个泛型，例如Map,所以会返回Type[]数组；

值得注意的是，无论<>中有几层嵌套(List)，getActualTypeArguments()方法永远都是脱去最外层的<>(也就是List<>)，将口号内的内容（Map）返回；

我们经常遇到的List，通过getActualTypeArguments()方法，得到的返回值是TypeVariableImpl对象，也就是TypeVariable类型(后面介绍);

1.2 getRawType

获取声明泛型的类或者接口，也就是泛型中<>前面的那个值；

1.3 getOwnerType

通过方法的名称，我们大概了解到，此方法是获取泛型的拥有者，那么拥有者是个什么意思？

Returns a {@code Type} object representing the type that this type    * is a member of.  For example, if this type is {@code O.I},    * return a representation of {@code O}.  （摘自JDK注释）

通过注解，我们得知，“拥有者”表示的含义--内部类的“父类”，通过getOwnerType()方法可以获取到内部类的“拥有者”；例如： Map  就是 Map.Entry的拥有者；

2.GenericArrayType

泛型数组类型，例如List[] 、T[]等；

GenericArrayType

在GenericArrayType接口中，仅有1个方法，就是getGenericComponentType()；

2.1 getGenericComponentType

返回泛型数组中元素的Type类型，即List[] 中的 List（ParameterizedTypeImpl）、T[] 中的T（TypeVariableImpl）；

值得注意的是，无论是几维数组，getGenericComponentType()方法都只会脱去最右边的[]，返回剩下的值；

3.TypeVariable

泛型的类型变量，指的是List、Map中的T，K，V等值，实际的Java类型是TypeVariableImpl（TypeVariable的子类）；此外，还可以对类型变量加上extend限定，这样会有类型变量对应的上限；

TypeVariable

在TypeVariable接口中，有3个方法，分别为getBounds()、getGenericDeclaration()、getName()；

3.1 getBounds

获得该类型变量的上限，也就是泛型中extend右边的值；例如 List ，Number就是类型变量T的上限；如果我们只是简单的声明了List（无显式定义extends），那么默认为Object；

无显式定义extends：

值得注意的是，类型变量的上限可以为多个，必须使用&符号相连接，例如 List；其中，& 后必须为接口；

3.2 getGenericDeclaration

获取声明该类型变量实体，也就是TypeVariableTest中的TypeVariableTest；

3.3 getName

获取类型变量在源码中定义的名称；

说到TypeVariable类，就不得不提及Java-Type体系中另一个比较重要的接口---GenericDeclaration；含义为：声明类型变量的所有实体的公共接口；也就是说该接口定义了哪些地方可以定义类型变量（泛型）；

通过查看源码发现，GenericDeclaration下有三个子类，分别为Class、Method、Constructor；也就是说，我们定义泛型只能在一个类中这3个地方自定义泛型；

此时，我们不禁要问，我们不是经常在类中的属性声明泛型吗，怎么Field没有实现 GenericDeclaration接口呢？

其实，我们在Field中并没有声明泛型，而是在使用泛型而已！不信，我们实际上代码来看看！

1.首先在Class上定义泛型：

Class定义泛型

2.我们没有在Class上定义泛型，直接在构造方法上定义泛型

泛型构造

3.同样没有在Class定义泛型，直接在普通方法上定义泛型

泛型方法

3.我们直接在属性上定义

属性上定义泛型

我们看到，如果不在Class上定义，属性上并不能直接使用！所以，这也是我之前说的属性上并不是定义泛型，而是使用泛型，所以Field并没有实现GenericDeclaration接口！

4.Class

Type接口的实现类，是我们工作中常用到的一个对象；在Java中，每个.class文件在程序运行期间，都对应着一个Class对象，这个对象保存有这个类的全部信息；因此，Class对象也称之为Java反射的基础；

Class

通过上面的例子，可以看出，当我们没有声明泛型的时候，我们普通的对象就是一个Class类型，是Type中的一种；

5.WildcardType

？---通配符表达式，表示通配符泛型，但是WildcardType并不属于Java-Type中的一钟；例如：List 和 List；

WildcardType

在WildcardType接口中，有2个方法，分别为getUpperBounds()、getLowerBounds();

5.1 getUpperBounds

获取泛型变量的上边界（extends）

5.2 getLowerBounds

获取泛型变量的下边界（super）

以上，就是对Java-Type体系中相关对象的介绍；

作者：贾博岩
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來源：简书
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