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深入分析JAVA 反射和泛型

更新時(shí)間：2020年06月20日 14:53:16 作者：認(rèn)真對(duì)待世界的小白

這篇文章主要介紹了JAVA 反射和泛型的的相關(guān)資料，文中講解非常細(xì)致，代碼幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)，感興趣的朋友可以了解下

從 JDK5 以后，Java 的 Class 類增加了泛型功能，從而允許使用泛型來(lái)限制 Class 類，例如，String.class 的類型實(shí)際上是 Class<String>。如果 Class 對(duì)應(yīng)的類暫時(shí)未知，則使用 Class<?>。通過在反射中使用泛型，可以避兔使用反射生成的對(duì)象需要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。

泛型和 Class 類

使用 Class<T> 泛型可以避免強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。例如，下面提供一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)象工廠，該對(duì)象工廠可以根據(jù)指定類來(lái)提供該類的實(shí)例。

public class CrazyitObjectFactory {
  public static Object getInstance(String clsName) {
    try {
      // 創(chuàng)建指定類對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象
      Class cls = Class.forName(clsName);
      // 返回使用該Class對(duì)象所創(chuàng)建的實(shí)例
      return cls.newInstance();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
      return null;
    }
  }
}

上面程序中兩行粗體字代碼根據(jù)指定的字符串類型創(chuàng)建了一個(gè)新對(duì)象，但這個(gè)對(duì)象的類型是 Object，因此當(dāng)需要使用 CrazyitObjectFactory 的 getInstance() 方法來(lái)創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，將會(huì)看到如下代碼：

// 獲取實(shí)例后需要強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
Date d = (Date)Crazyit.getInstance("java.util.Date");

甚至出現(xiàn)如下代碼：

JFrame f = (JFrame)Crazyit.getInstance("java.util.Date");

上面代碼在編譯時(shí)不會(huì)有任何問題，但運(yùn)行時(shí)將拋出 ClassCastException 異常，因?yàn)槌绦蛟噲D將一個(gè) Date 對(duì)象轉(zhuǎn)換成 JFrame 對(duì)象。

如果將上面的 CrazyitObjectFactory 工廠類改寫成使用泛型后的 Class，就可以避免這種情況。

public class CrazyitObjectFactory2 {
  public static <T> T getInstance(Class<T> cls) {
    try {
      return cls.newInstance();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
      return null;
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    // 獲取實(shí)例后無(wú)須類型轉(zhuǎn)換
    Date d = CrazyitObjectFactory2.getInstance(Date.class);
    JFrame f = CrazyitObjectFactory2.getInstance(JFrame.class);
  }
}

在上面程序的 getInstance() 方法中傳入一個(gè) Class<T> 參數(shù)，這是一個(gè)泛型化的 Class 對(duì)象，調(diào)用該 Class 對(duì)象的 newInstance() 方法將返回一個(gè) T 對(duì)象，如程序中粗體字代碼所示。接下來(lái)當(dāng)使用 CrazyitObjectFactory2 工廠類的 getInstance() 方法來(lái)產(chǎn)生對(duì)象時(shí)，無(wú)須使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行更嚴(yán)格的檢查，不會(huì)出現(xiàn) ClassCastException 運(yùn)行時(shí)異常。

前面介紹使用 Array 類來(lái)創(chuàng)建數(shù)組時(shí)，曾經(jīng)看到如下代碼：

// 使用 Array 的 newInstance 方法來(lái)創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組
Object arr = Array.newInstance(String.class, 10);

對(duì)于上面的代碼其實(shí)使用并不是非常方便，因?yàn)?newInstance() 方法返回的確實(shí)是一個(gè) String[] 數(shù)組，而不是簡(jiǎn)單的 Object 對(duì)象。如果需要將對(duì)象當(dāng)成 String[] 數(shù)組使用，則必須使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換——這是不安全的操作。

為了示范泛型的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì) Array 的 newInstance() 方法進(jìn)行包裝。

public class CrazyitArray {
  // 對(duì)Array的newInstance方法進(jìn)行包裝
  @SuppressWarnings("unchecked")
  public static <T> T[] newInstance(Class<T> componentType, int length) {
    return (T[]) Array.newInstance(componentType, length); // ①
  }

  public static void main(String[] args) {
    // 使用CrazyitArray的newInstance()創(chuàng)建一維數(shù)組
    String[] arr = CrazyitArray.newInstance(String.class, 10);
    // 使用CrazyitArray的newInstance()創(chuàng)建二維數(shù)組
    // 在這種情況下，只要設(shè)置數(shù)組元素的類型是int[]即可。
    int[][] intArr = CrazyitArray.newInstance(int[].class, 5);
    arr[5] = "瘋狂Java講義";
    // intArr是二維數(shù)組，初始化該數(shù)組的第二個(gè)數(shù)組元素
    // 二維數(shù)組的元素必須是一維數(shù)組
    intArr[1] = new int[] { 23, 12 };
    System.out.println(arr[5]);
    System.out.println(intArr[1][1]);
  }
}

上面程序中粗體字代碼定義的 newInstance() 方法對(duì) Array 類提供的 newInstance() 方法進(jìn)行了包裝，將方法簽名改成了 public static <T> T[] newInstance(Class<T> componentType, int length)，這就保證程序通過該 newInstance() 方法創(chuàng)建數(shù)組時(shí)的返回值就是數(shù)組對(duì)象，而不是 Object 對(duì)象，從而避免了強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。

提示：程序在①行代碼處將會(huì)有一個(gè) unchecked 編譯警告，所以程序使用了 @SuppressWarnings 來(lái)抑制這個(gè)警告信息。

使用反射來(lái)獲取泛型信息

通過指定類對(duì)應(yīng)的 Class 對(duì)象，可以獲得該類里包含的所有成員變量，不管該成員變量是使用 private 修飾，還是使用 public 修飾。獲得了成員變量對(duì)應(yīng)的 Field 對(duì)象后，就可以很容易地獲得該成員變量的數(shù)據(jù)類型，即使用如下代碼即可獲得指定成員變量的類型。

// 獲取成員變量 f 的類型
Class<?> a = f.getType();

但這種方式只對(duì)普通類型的成員變量有效。如果該成員變量的類型是有泛型類型的類型，如 Map<String, Integer> 類型，則不能誰(shuí)確地得到該成員變量的泛型參數(shù)。

為了獲得指定成員變量的泛型類型，應(yīng)先使用如下方法來(lái)獲取該成員變量的泛型類型。

// 獲得成員變量 f 的泛型類型
Type gType = f.getGenericType();

然后將 Type 對(duì)象強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為 ParameterizedType 對(duì)象，ParameterizedType 代表被參數(shù)化的類型，也就是增加了泛型限制的類型。ParameterizedType 類提供了如下兩個(gè)方法。

getRawType()：返回沒有泛型信息的原始類型。
getActualTypeArguments()：返回泛型參數(shù)的類型。

下面是一個(gè)獲取泛型類型的完整程序。

public class GenericTest {
  private Map<String, Integer> score;

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    Class<GenericTest> clazz = GenericTest.class;
    Field f = clazz.getDeclaredField("score");
    // 直接使用getType()取出的類型只對(duì)普通類型的成員變量有效
    Class<?> a = f.getType();
    // 下面將看到僅輸出java.util.Map
    System.out.println("score的類型是:" + a);
    // 獲得成員變量f的泛型類型
    Type gType = f.getGenericType();
    // 如果gType類型是ParameterizedType對(duì)象
    if (gType instanceof ParameterizedType) {
      // 強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換
      ParameterizedType pType = (ParameterizedType) gType;
      // 獲取原始類型
      Type rType = pType.getRawType();
      System.out.println("原始類型是：" + rType);
      // 取得泛型類型的泛型參數(shù)
      Type[] tArgs = pType.getActualTypeArguments();
      System.out.println("泛型信息是:");
      for (int i = 0; i < tArgs.length; i++) {
        System.out.println("第" + i + "個(gè)泛型類型是：" + tArgs[i]);
      }
    } else {
      System.out.println("獲取泛型類型出錯(cuò)！");
    }
  }
}

上面程序中的粗體字代碼就是取得泛型類型的關(guān)鍵代碼。運(yùn)行上面程序，將看到如下運(yùn)行結(jié)果：