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<Integer>
和
ArrayList<String>
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
泛型方法
method(List<String> list)
和非泛型方法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<String, String> 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<T> { private T data; private Set<String> set = new HashSet<>(); public <T> boolean isBoolean(Test<T> data) { Map<String, String> 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<Integer> test=new Test<>(); } }
源码反编译(Class文件):
public class Test<T> { private T data; private Set<String> set; public Test() { this.set = new HashSet(); } public <T> boolean isBoolean(Test<T> 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<T> { private T data; private Set<String> set = new HashSet<>(); public <T> Test<T> isBoolean(List<Boolean> data) { Map<String, String> 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:
元数据的返回泛型返回
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<T> 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:
匿名类获取泛型对象
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。
- 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<T>
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。