資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：然而，與普遍印象相反的是，某些情況下在運(yùn)行時(shí)獲取到泛型類型信息也是可行的。于是，編譯器可以把這部分泛型信息父類的泛型參數(shù)是，存儲(chǔ)在它的子類的字節(jié)碼區(qū)域中。當(dāng)使用反射取出中的類型參數(shù)時(shí)，就必須把這點(diǎn)納入考量。獲取嵌套類的泛型的代碼如下
在JDK5引入了泛型特性之后，她迅速地成為Java編程中不可或缺的元素。然而，就跟泛型乍一看似乎非常容易一樣，許多開(kāi)發(fā)者也非常容易就迷失在這項(xiàng)特性里。
多數(shù)Java開(kāi)發(fā)者都會(huì)注意到Java編譯器的類型擦除實(shí)現(xiàn)方式，Type Erasure會(huì)導(dǎo)致關(guān)于某個(gè)Class的所有泛型信息都會(huì)在源代碼編譯時(shí)消失掉。在一個(gè)Java應(yīng)用中，可以認(rèn)為所有的泛型實(shí)現(xiàn)類，都共享同一個(gè)基礎(chǔ)類(注意與繼承區(qū)分開(kāi)來(lái))。這是為了兼容JDK5之前的所有JDK版本，就是人們經(jīng)常說(shuō)的向后兼容性。
譯者注：原文較為瑣碎，大致意思是。在JVM整個(gè)內(nèi)存空間中，只會(huì)存在一個(gè)ArrayList.class。那應(yīng)該怎么做？
為了能夠區(qū)分ArrayList和ArrayList ，現(xiàn)在假想的實(shí)現(xiàn)方式是在Class文件信息表(函數(shù)表+字段表)里添加額外的泛型信息。這個(gè)時(shí)候JVM的內(nèi)存空間中就會(huì)存在(假設(shè))ArrayList&String.class和(假設(shè))ArrayList&Integer.class文件。順著這種情況延續(xù)下去的話，就必須要修改JDK5之前所有版本的JVM對(duì)Class文件的識(shí)別邏輯，因?yàn)樗茐牧?b>JVM內(nèi)部一個(gè)Class只對(duì)應(yīng)唯一一個(gè).class這條規(guī)則。這也是人們常說(shuō)的: 破壞了向后兼容性。 注：參考Python3舍棄掉Python2的例子，也是放棄了對(duì)2的兼容，Python3才能發(fā)展并構(gòu)造更多的新特性。
既然Java開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇了兼容JDK5之前的版本，那就不能在JVM里做手腳了。但Java編譯器的代碼似乎還是可以修改的。于是，Java編譯器在編譯時(shí)就會(huì)把泛型信息都擦除，所以以下的比較在JVM運(yùn)行時(shí)會(huì)永遠(yuǎn)為真。
assert new ArrayList().getClass() == new ArrayList ().getClass();
對(duì)JVM運(yùn)行時(shí)來(lái)說(shuō)，上述代碼等同于
assert new ArrayList.class == ArrayList.class
到目前為止，上述內(nèi)容都是大家所熟知的事情。然而，與普遍印象相反的是，某些情況下在運(yùn)行時(shí)獲取到泛型類型信息也是可行的。舉個(gè)栗子:
class MyGenericClass{ } class MyStringSubClass extends MyGenericClass { }
MyStringSubClass相當(dāng)于對(duì)MyGenericClass
而且因?yàn)檫@部分泛型信息在被編譯后，僅僅被存儲(chǔ)在被老版JVM所忽略的字節(jié)碼區(qū)域中，所以這種方式并沒(méi)有破壞向后兼容性。與此同時(shí)，因?yàn)?strong>T已經(jīng)被賦值為String，所有的MyStringSubClass類的對(duì)象實(shí)例仍然共享同一個(gè)MyStringSubClass.class。
應(yīng)該如何獲取到被存儲(chǔ)在byte code區(qū)域的這塊泛型信息呢？
Java API提供了Class.getGenericSuperClass()方法，來(lái)取出一個(gè)Type類型的實(shí)例。
如果直接父類的實(shí)際類型就是泛型類型的話，那取出的Type類型實(shí)例就可以被顯示地轉(zhuǎn)換為ParameterizeType。
(Type只是一個(gè)標(biāo)記型接口，它里面僅包含一個(gè)方法：getTypeName()。所以取出的實(shí)例的實(shí)際類型會(huì)是ParameterizedTypeImpl，但不應(yīng)直接暴露實(shí)際類型，應(yīng)一直暴露Type接口)。
感謝ParameterizedType接口，現(xiàn)在我們可以直接調(diào)用ParameterizeType.getActualTypeArguments()取出又一個(gè)Type類型實(shí)例數(shù)組。
父類所有的泛型類型參數(shù)都會(huì)被包含在這個(gè)數(shù)組里，并且以被聲明的順序放在數(shù)組對(duì)應(yīng)的下標(biāo)中。
當(dāng)數(shù)組中的類型參數(shù)為非泛型類型時(shí)，我們就可以簡(jiǎn)單地把它顯示轉(zhuǎn)換為Class。
為了保持文章的簡(jiǎn)潔性，我們跳過(guò)了GenericArrayType的情況。
現(xiàn)在我們可以使用以上知識(shí)編寫(xiě)一個(gè)工具類了:
public static Class findSuperClassParameterType(Object instance, Class clazzOfInterest, int parameterIndex) {
Class subClass = instance.getClass();
while (subClass.getSuperclass() != clazzOfInterest) {
subClass = subClass.getSuperclass();
if (subClass == null) throw new IllegalArgumentException();
}
ParameterizedType pt = (ParameterizedType) (subClass.getGenericSuperclass());
return (Class) pt.getActualTypeArguments()[parameterIndex];
}
public static void testCase1() {
Class genericType = findDirectSuperClassParameterType(new MyStringSubClass());
System.out.println(genericType);
assert genericType == String.class;
}
然而，請(qǐng)注意到
findSuperClassParamerterType(new MyGenericClass(), MyGenericClass.class, 0)
這樣調(diào)用會(huì)拋出IllegalArgumentException異常。之前說(shuō)過(guò)：泛型信息只有在子類的幫助下才能被取出。然而，MyGenericClass
然而，我們還沒(méi)有解決問(wèn)題，畢竟我們目前為止還有許多坑沒(méi)有填。
鏈?zhǔn)椒盒?/b>class MyGenericClass{} class MyGenericSubClass extends MyGenericClass {} class MyStringSubSubClass extends MyGenericSubClass {}
如下調(diào)用，仍然會(huì)拋出異常。
findSuperClassParameterType(new MyStringSubClass(), MyGenericClass.class, 0);
這又是為什么呢？到目前為止我們都在設(shè)想：MyGenericClass的類型參數(shù)T的相關(guān)信息會(huì)存儲(chǔ)在它的直接子類中。那么上述的類繼承關(guān)系就有以下邏輯：
MyStringSubClass.class中存儲(chǔ)了MyGenericSubClass --> U = String。
MyGenericSubClass.class中僅存儲(chǔ)了MyGenericClass
但U并不是一個(gè)Class類型，而是TypeVariable類型的類型變量，如果我們想要解析這種繼承關(guān)系，就必須解析它們之間所有的依賴關(guān)系。代碼如下：
public static Class findSubClassParameterType(Object instance, Class classOfInterest, int parameterIndex) {
Map typeMap = new HashMap<>();
Class instanceClass = instance.getClass();
while (instanceClass.getSuperclass() != classOfInterest) {
extractTypeArguments(typeMap, instanceClass);
instanceClass = instanceClass.getSuperclass();
if (instanceClass == null) throw new IllegalArgumentException();
}
// System.out.println(typeMap);
ParameterizedType pt = (ParameterizedType) instanceClass.getGenericSuperclass();
Type actualType = pt.getActualTypeArguments()[parameterIndex];
if (typeMap.containsKey(actualType)) {
actualType = typeMap.get(actualType);
}
if (actualType instanceof Class) {
return (Class) actualType;
} else {
throw new IllegalArgumentException();
}
}
private static void extractTypeArguments(Map typeMap, Class clazz) {
Type genericSuperclass = clazz.getGenericSuperclass();
if (!(genericSuperclass instanceof ParameterizedType)) {
return ;
}
ParameterizedType pt = (ParameterizedType) genericSuperclass;
Type[] typeParameters = ((Class) pt.getRawType()).getTypeParameters();
Type[] actualTypeArguments = pt.getActualTypeArguments();
for (int i = 0; i < typeParameters.length; i++) {
if (typeMap.containsKey(actualTypeArguments[i])) {
actualTypeArguments[i] = typeMap.get(actualTypeArguments[i]);
}
typeMap.put(typeParameters[i], actualTypeArguments[i]);
}
}
代碼中通過(guò)一個(gè)map可以解析所有鏈?zhǔn)椒盒皖愋?/b>的定義。不過(guò)仍然不夠完美，畢竟MyClass
好了好了，仍然沒(méi)有結(jié)束：
class MyGenericOuterClass {
public class MyGenericInnerClass { }
}
class MyStringOuterSubClass extends MyGenericOuterClass { }
MyStringOuterSubClass.MyGenericInnerClass inner = new MyStringOuterSubClass().new MyGenericInnerClass();
下面這樣調(diào)用仍然會(huì)失敗。
findSuperClassParameterType(inner, MyGenericInnerClass.class, 0);
這種失敗幾乎是可預(yù)見(jiàn)的，我們正試圖在MyGenericInnerClass的對(duì)象實(shí)例里面尋找MyGenericInnerClass的泛型信息。就像之前所說(shuō)，因?yàn)?b>MyGenericInnerClass并沒(méi)有子類，所以從MyGenericInnerClass.class中尋找泛型信息是不可能的，畢竟MyGenericInnerClass.class里面根本就不存在泛型信息。不過(guò)在這個(gè)例子中，我們檢查的是MyStringOuterSubClass中的非static內(nèi)部類: MyGenericInnerClass的對(duì)象實(shí)例。那么，MyStringOuterSubClass是知道它的父類MyGennericOuterClass --> U = String。當(dāng)使用反射取出MyGenericInnerClass中的類型參數(shù)時(shí)，就必須把這點(diǎn)納入考量。
現(xiàn)在這件事就變得相當(dāng)棘手了。
-> 為了取出MyGenericOuterClass的泛型信息
-> 就必須先得到MyGenericOuterClass.class
這依然可以通過(guò)反射取得，Java編譯器會(huì)在內(nèi)部類MyGenericInnerClass中生成一個(gè)synthetic-field: this$0，這個(gè)字段可以通過(guò)Class.getDeclaredField("this$0")獲取到。
> javap -p -v MyGenericOuterClass$MyGenericInnerClass.class
...
...
final cn.local.test.MyGenericOuterClass this$0;
descriptor: Lcn/local/test/MyGenericOuterClass;
flags: ACC_FINAL, ACC_SYNTHETIC
...
既然已經(jīng)有辦法可以獲取到MyGenericOuterClass.class了，那接下來(lái)我們似乎可以直接復(fù)用之前的掃描邏輯了。
