泛型学习目录:
Java泛型-1(泛型的定义)
Java泛型-2(通配符)
Java泛型-3(实践篇-protostuff序列化与反序列化)
Java泛型-4(类型擦除后如何获取泛型参数)
编译器会进行泛型擦除。
(1)实际上擦除的只是参数和自变量的类型,但会将泛型信息保存到Signature
中,我们可以通过匿名类
获取。
(2)类结构相关的信息(属性,类,接口,方法签名)即元数据会保存下来,可以通过反射直接获取到的。
1. 泛型和类型擦除
泛型的本质是参数化类型(Parameterized Type
)的应用,也就是说把所操作的数据类型指定为一个参数。这个参数类型可以用在类、接口、方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。
在Java语言还没引进泛型的时候。只能通过Object
是所有类型的父类和类型强制转换两个特点的配合来实现类型泛化。由于Java
语言里面所有类型都继承于java.lang.Object
,所以Object
转型成任何对象都是有可能的。但是正是因为有着无限的可能性,所以就只有程序员
和运行期的虚拟机
才知道这个Object
到底是什么类型的。在编译期间,编译器无法检查这个Object
强转是否成功,如果仅仅是依赖程序员保障这项操作的正确性,那么许多ClassCastException
的风险就会出现在运行期。
Java的泛型,只是在程序源码中存在,在编译后的字节码文件中,就已经替换成原来的原生类型(Raw Type
)了,并且在相应的地方插入了强制类型转换的代码。因此对于运行期的Java语言来说,ArrayList
和
ArrayList
就是同一个类,所以泛型技术实际上是java语言的一颗语法糖
。Java语言中的泛型实现方法称为类型擦除
,基于这种方法实现的泛型称为伪泛型
。
1.2 源码分析泛型擦除
由于Java泛型的引入,各种场景(虚拟机解析,反射等)下的方法调用都可能对原有的基础产生新的需求,如在泛型类中如何获取传入的参数化类型,因此,引入了诸如Signature
、LocalVariableTypeTable
等新的属性用于解决伴随泛型而来的参数识别问题。Signature
是其中最重要的一项属性,他的作用就是存储一个方法字节码
层次的特征签名,这个属性保存的参数类型并不是原生类型,而是包括了参数化(Parameterized Type
)类型的信息。
另外。从
Signature
属性中,我们也可以得出结论,擦除法所谓的擦除:
方法中
的Code
属性中字节码进行擦除,泛型信息保存在Signature
中。- 元数据(
类、属性、方法签名
)还是保存了泛型信息。
1.2.1 方法中Code属性
什么叫做Code和Signature
泛型方法method(List
和非泛型方法list) method(List list)
对比可以看到:
code
(编译后的方法内部代码)属性完全一样。- 泛型方法比非泛型方法多了一个
Signature
的属性。
源码:
public static void main(String[] args) {
Map map = new HashMap<>();
map.put("hello", "world");
map.put("你好", "世界");
System.out.println(map.get("hello"));
}
我们使用反编译工具对源码的Class
文件反编译之后,可以看到,泛型都变成了原生类型。【即方法内部参数和方法实参被擦除!】
class文件反编译(Class文件):
public static void main(String[] args)
{
Map map = new HashMap();
map.put("hello", "world");
map.put("你好", "世界");
System.out.println((String)map.get("hello"));
}
1.2.2 元数据
元数据
(类,属性,方法签名)
,即类的结构化数据。
源码:
public class Test {
private T data;
private Set set = new HashSet<>();
public boolean isBoolean(Test data) {
Map map = new HashMap<>();
map.put("hello", "world");
map.put("你好", "世界");
System.out.println(map.get("hello"));
return true;
}
//查看反编译文件
public static void main(String[] args) {
Test test=new Test<>();
}
}
源码反编译(Class文件):
public class Test
{
private T data;
private Set set;
public Test()
{
this.set = new HashSet(); }
public boolean isBoolean(Test data) {
Map map = new HashMap();
map.put("hello", "world");
map.put("你好", "世界");
System.out.println((String)map.get("hello"));
return true;
}
public static void main(String[] args)
{
Test test = new Test();
}
}
类及其字段和方法的类型参数相关的元数据都会被保留下来,可以通过反射获取到。
这是通过反射取得参数化类型的根本依据。
2. 如何获取泛型类型
2.1 获取元数据的泛型参数(反射)
因为我们知道,泛型擦除的时候,不会将元数据结构(类,属性,方法(结构)返回值及形参)泛型擦除,故可直接通过反射获取泛型类型。
- 获取属性上的泛型类型:
field.getGenericType(); - 获取方法结构——形参的泛型类型:
method.getGenericParameterTypes()[0]; - 获取方法结构——返回值的泛型类型:
method.getGenericReturnType();
我们可以通过元数据
获取到泛型类型,源码分析:
public class Test {
private T data;
private Set set = new HashSet<>();
public Test isBoolean(List data) {
Map map = new HashMap<>();
map.put("hello", "world");
map.put("你好", "世界");
System.out.println(map.get("hello"));
return new Test<>();
}
//查看反编译文件
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException {
//获取Test.class类的class对象
Class> testClass = Test.class;
//获取类的属性字段
Field[] declaredField = testClass.getDeclaredFields();
//暴力解除,可以访问私有变量
Field.setAccessible(declaredField, true);
System.out.println("属性名:参数类型:参数泛型类型");
for (Field field : declaredField) {
String name = field.getName();
Class> type = field.getType();
Type genericType = field.getGenericType();
System.out.println(name + ":" + type + ":" + genericType);
}
System.out.println("方法形参的泛型类型");
Method method = testClass.getMethod("isBoolean", new Class[]{List.class});
ParameterizedType parameterType = (ParameterizedType) method.getGenericParameterTypes()[0];
System.out.println(parameterType.getActualTypeArguments()[0]); //获取第一个
System.out.println("方法返回值的泛型类型");
ParameterizedType returnType = (ParameterizedType) method.getGenericReturnType();
System.out.println(returnType.getActualTypeArguments()[0]);
}
}
返回结果:
2.2 获取实参的泛型参数(内部类)
Java在编译的时候,会对方法实参以及方法内部进行泛型擦除(即用泛型实参上限代替真实的泛型类型)。但是泛型信息会保持在Signature中。故反射 不能获取到泛型对象。
如下源码,我们获取不到data数据的泛型类型
public void testGenericType(List data) {
//如何获取data传入的是泛型类型
Class> aClass = data.getClass();
//Class实现了Type接口
Type aType = aClass;
//判断aType是否有泛型(返回false)
System.out.println(aType instanceof ParameterizedType);
}
- 获取传入参数的泛型对象:
Type type = ((ParameterizedType) genericSuperclass).getActualTypeArguments()[0]; - 那么实际上传入的就是一个子类对象。
使用匿名内部类创建该子类对象。
修改使用匿名类获取:
泛型类型只会在类、字段以及方法形参
内保存其签名(Signature
),在方法实参
不作任何保留而统统擦除。
我们可以通过匿名类,以子类的方式把主类的Signature
保存下来,从而获取到实参的泛型类型。
3. 源码中的使用
在Google
的Gson
,阿里的FastJson
中,使用了比较多捕获泛型实参的方法,基本都是通过创建一个匿名类来获取的。
温故知新-内部类
匿名类必须继承一个父类或者实现一个接口,其实创建的是一个子类类型。
可以使用protected构造方法,强制使用子类。
FastJson
的com.alibaba.fastjson.TypeReference
的源码:
protected TypeReference() {
Type superClass = this.getClass().getGenericSuperclass();
Type type = ((ParameterizedType)superClass).getActualTypeArguments()[0];
Type cachedType = (Type)classTypeCache.get(type);
if (cachedType == null) {
classTypeCache.putIfAbsent(type, type);
cachedType = (Type)classTypeCache.get(type);
}
this.type = cachedType;
}
就是通过使用匿名内部类,获取到实参的泛型类型的。