java Type 详解

作者: 程序员徐公 | 来源:发表于2017-04-01 21:06 被阅读1181次

为什么要写这一系列的博客呢？

因为在 Android 开发的过程中，泛型，反射，注解这些知识进场会用到，几乎所有的框架至少都会用到上面的一两种知识，如 Gson 就用到泛型，反射，注解，Retrofit 也用到泛型，反射，注解。学好这些知识对我们进阶非常重要，尤其是阅读开源框架源码或者自己开发开源框架。

java Type 详解

java 反射机制详解

注解使用入门（一）

前言

错误可分为两种：编译时错误与运行时错误。编译时错误在编译时可以发现并排除，而运行时错误具有很大的不确定性，在程序运行时才能发现，造成的后果可能是灾难性的。

泛型的引入使得一部分错误可以提前到编译时期发现，极大地增强了代码的健壮性。但是我们知道 java 泛型在运行的时候是会进行泛型擦除的，那我们要怎样得到在编译时期泛型的信息呢？java 为我们提供了 Type 接口，使用它，我们可以得到这些信息。

不知道什么是泛型擦除的同学可以看一下

类型擦除是指泛型在运行的时候会去除泛型的类型信息。java 中，泛型主要是在编译层次来实现的，在生成的字节码即 class 文件是不包括泛型的类型信息的。即 List<String>， List<Object> ，List<Integer> 虽然在编译时候是不同的，但是在编译完成后，在class 文件中都只会把他们当作 List 来对待。

Type 接口简介

类 UML 图如下

简单来说：Type是所有类型的父接口, 如原始类型(raw types 对应 Class)、参数化类型(parameterized types 对应 ParameterizedType)、数组类型(array types 对应 GenericArrayType)、类型变量(type variables 对应 TypeVariable )和基本(原生)类型(primitive types 对应 Class),。

子接口有 ParameterizedType, TypeVariable, GenericArrayType, WildcardType, 实现类有Class。

ParameterizedType （参数化类型）

官方文档的说明是这样的

ParameterizedType represents a parameterized type such as
Collection<String>

需要注意的是，并不只是 Collection<String> 才是 parameterized，任何类似于 ClassName<V> 这样的类型都是 ParameterizedType ，比如下面的这些都是 parameterizedType.

    Map<String, Person> map;
    Set<String> set1;
    Class<?> clz;
    Holder<String> holder;
    List<String> list;

    static class Holder<V>{
        
    }

而类似于这样的 ClassName 不是 ParameterizedType.

Set set;
List aList;

ParameterizedType 的几个主要方法

Type[] getActualTypeArguments();
Type getRawType();
Type getOwnerType();

Type[] getActualTypeArguments(); 返回这个 Type 类型的参数的实际类型数组。如 Map<String,Person> map 这个 ParameterizedType 返回的是 String 类,Person 类的全限定类名的 Type Array。

Type getRawType() 返回的是当前这个 ParameterizedType 的类型。如 Map<String,Person> map 这个 ParameterizedType 返回的是 Map 类的全限定类名的 Type Array。

Type getOwnerType();

Returns a {@code Type} object representing the type that this type is a member of.

这个比较少用到。返回的是这个 ParameterizedType 所在的类的 Type （注意当前的 ParameterizedType 必须属于所在类的 member）。解释起来有点别扭，还是直接用代码说明吧。 比如 Map<String,Person> map 这个 ParameterizedType 的 getOwnerType() 为 null，而 Map.Entry<String, String>entry 的 getOwnerType() 为 Map 所属于的 Type。

说了这么多，下面我们一起来看一下例子，加深印象。

public class ParameterizedTypeBean {
    // 下面的 field 的 Type 属于 ParameterizedType
    Map<String, Person> map;
    Set<String> set1;
    Class<?> clz;
    Holder<String> holder;
    List<String> list;
    // Map<String,Person> map 这个 ParameterizedType 的 getOwnerType() 为 null，
    // 而 Map.Entry<String, String> entry 的 getOwnerType() 为 Map 所属于的 Type。
    Map.Entry<String, String> entry;
    // 下面的 field 的 Type 不属于ParameterizedType
    String str;
    Integer i;
    Set set;
    List aList;

    static class Holder<V> {

    }
}

public class TestHelper {

    public static void testParameterizedType() {
        Field f = null;
        try {
            Field[] fields = ParameterizedTypeBean.class.getDeclaredFields();
            // 打印出所有的 Field 的 TYpe 是否属于 ParameterizedType
            for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
                f = fields[i];
                PrintUtils.print(f.getName()
                        + " getGenericType() instanceof ParameterizedType "
                        + (f.getGenericType() instanceof ParameterizedType));
            }
            getParameterizedTypeMes("map" );
            getParameterizedTypeMes("entry" );
            

        } catch (NoSuchFieldException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (SecurityException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

    }

    private static void getParameterizedTypeMes(String fieldName) throws NoSuchFieldException {
        Field f;
        f = ParameterizedTypeBean.class.getDeclaredField(fieldName);
        f.setAccessible(true);
        PrintUtils.print(f.getGenericType());
        boolean b=f.getGenericType() instanceof ParameterizedType;
        PrintUtils.print(b);
        if(b){
            ParameterizedType pType = (ParameterizedType) f.getGenericType();
            PrintUtils.print(pType.getRawType());
            for (Type type : pType.getActualTypeArguments()) {
                PrintUtils.print(type);
            }
            PrintUtils.print(pType.getOwnerType()); // null
        }
    }
}

print:map getGenericType() instanceof ParameterizedType true

print:set1 getGenericType() instanceof ParameterizedType true

print:clz getGenericType() instanceof ParameterizedType true

print:holder getGenericType() instanceof ParameterizedType true

print:list getGenericType() instanceof ParameterizedType true

print:str getGenericType() instanceof ParameterizedType false

print:i getGenericType() instanceof ParameterizedType false

print:set getGenericType() instanceof ParameterizedType false

print:aList getGenericType() instanceof ParameterizedType false

print:entry getGenericType() instanceof ParameterizedType true

print:java.util.Map<java.lang.String, com.xujun.gennericity.Person>

print:true

print:interface java.util.Map

print:class java.lang.String

print:class com.xujun.gennericity.Person

print:null

print:java.util.Map.java.util.Map$Entry<java.lang.String, java.lang.String>

print:true

print:interface java.util.Map$Entry

print:class java.lang.String

print:class java.lang.String

print:interface java.util.Map

TypeVariable 变量

比如 public class TypeVariableBean<K extends InputStream & Serializable, V> ，K ，V 都是属于类型变量。

主要方法

Type[] getBounds(); 得到上边界的 Type数组，如 K 的上边界数组是 InputStream 和 Serializable。 V 没有指定的话，上边界是 Object
D getGenericDeclaration(); 返回的是声明这个 Type 所在的类的 Type
String getName(); 返回的是这个 type variable 的名称

public class TypeVariableBean<K extends InputStream & Closeable, V> {
    // K 的上边界是 InputStream
    K key;
    // 没有指定的话 ，V 的 上边界 属于 Object
    V value;
    // 不属于 TypeTypeVariable
    V[] values;
    String str;
    List<K> kList;

}

TypeVariableBean bean = new TypeVariableBean<FileInputStream, String>();
fk = TypeVariableBean.class.getDeclaredField("key");
eyType = (TypeVariable) fk.getGenericType();
System.out.println(keyType.getName());System.out.println(keyType.getGenericDeclaration());

执行上述代码，将可以看到如下的效果

K

class com.xujun.gennericity.beans.TypeVariableBean

GenericArrayType

represents an array type whose component
type is either a parameterized type or a type variable.

简单来说就是：范型数组,组成数组的元素中有范型则实现了该接口; 它的组成元素是 ParameterizedType 或 TypeVariable 类型

// 属于 GenericArrayType
List<String>[] pTypeArray;
// 属于 GenericArrayType
T[] vTypeArray;
// 不属于 GenericArrayType
List<String> list;
// 不属于 GenericArrayType
String[] strings;
// 不属于 GenericArrayType
Person[] ints;

下面我们一起来看一下例子

public class GenericArrayTypeBean<T> {
    
    public void test(List<String>[] pTypeArray, T[] vTypeArray,
             List<String> list, String[] strings, Person[] ints) {
        }
}

    public static void testGenericArrayType() {
        Method method = GenericArrayTypeBean.class.getDeclaredMethods()[0];
        System.out.println(method);
        // public void test(List<String>[] pTypeArray, T[]
        // vTypeArray,List<String> list, String[] strings, Person[] ints)
        Type[] types = method.getGenericParameterTypes(); // 这是 Method 中的方法
        for (Type type : types) {
            System.out.println(type instanceof GenericArrayType);// 依次输出true，true，false，false，false
        }
    }

输出结果

public void com.xujun.gennericity.beans.GenericArrayTypeBean.test(java.util.List[],java.lang.Object[],java.util.List,java.lang.String[],com.xujun.gennericity.Person[])

true

true

false

false

false

WildcardType 通配符的类型

{@code ?}, {@code ? extends Number}, or {@code ? super Integer} 这些类型都属于 WildcardType

extends 用来指定上边界，没有指定的话上边界默认是 Object， super 用来指定下边界，没有指定的话为 null。

几个主要方法介绍

Type[] getLowerBounds() 得到上边界 Type 的数组
Type[] getUpperBounds() 得到下边界 Type 的数组

下面一起来看一下例子。

public class WildcardTypeBean {
    private List<? extends Number> a;  // a没有下界,
//  没有指定的话，上边界默认是 Object ,下边界是  String                      
    private List<? super String> b; 
    
    private List<String> c;
    
    private Class<?> aClass;
}


    public static void testWildCardType() {
        try {
            Field[] fields = WildcardTypeBean.class.getDeclaredFields();
            for (int i = 0; i < fields.length; i++) {
                Field field = fields[i];
                Type type = field.getGenericType();
                String nameString = field.getName();
                PrintUtils.print("下面开始打印" + nameString + "是否具有通配符");
                if (!(type instanceof ParameterizedType)) {
                    PrintUtils.print("---------------------------");
                    continue;
                }
                ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type;
                type = parameterizedType.getActualTypeArguments()[0];
                if (!(type instanceof WildcardType)) {
                    PrintUtils.print("---------------------------");
                    continue;
                }
                WildcardType wildcardType = (WildcardType) type;
                Type[] lowerTypes = wildcardType.getLowerBounds();
                if (lowerTypes != null) {
                    PrintUtils.print("下边界");
                    PrintUtils.printTypeArr(lowerTypes);
                }
                Type[] upTypes = wildcardType.getUpperBounds();
                if (upTypes != null) {
                    PrintUtils.print("上边界");
                    PrintUtils.printTypeArr(upTypes);
                }
                PrintUtils.print("---------------------------");

            }
            Field fieldA = WildcardTypeBean.class.getDeclaredField("a");
            Field fieldB = WildcardTypeBean.class.getDeclaredField("b");
            // 先拿到范型类型
            PrintUtils.print(fieldA.getGenericType() instanceof ParameterizedType);
            PrintUtils.print(fieldB.getGenericType() instanceof ParameterizedType);
            ParameterizedType pTypeA = (ParameterizedType) fieldA.getGenericType();
            ParameterizedType pTypeB = (ParameterizedType) fieldB.getGenericType();
            // 再从范型里拿到通配符类型
            PrintUtils.print(pTypeA.getActualTypeArguments()[0] instanceof WildcardType);
            PrintUtils.print(pTypeB.getActualTypeArguments()[0] instanceof WildcardType);
            WildcardType wTypeA = (WildcardType) pTypeA.getActualTypeArguments()[0];
            WildcardType wTypeB = (WildcardType) pTypeB.getActualTypeArguments()[0];
            // 方法测试
            System.out.println(wTypeA.getUpperBounds()[0]); 
            System.out.println(wTypeB.getLowerBounds()[0]); 
            // 看看通配符类型到底是什么, 打印结果为: ? extends java.lang.Number
            System.out.println(wTypeA);
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (SecurityException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }

    }

java Type 总结

Type及其子接口的来历

泛型出现之前的类型

没有泛型的时候，只有原始类型。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。

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、限定符类型、泛型数组类型。

为什么会产生泛型擦除的原因

我们知道在 jdk 1.5 以前的时候，是没有泛型的。在 jdk 1.5 的时候，才引入了泛型。如果真的在动态运行的时候加入泛型，涉及到 JVM 命令的修改，这无疑是非常致命的。因此折中采取了这样的策略，在编译的时候进行检查，在运行的时候进行擦除，也是我们说的泛型擦除。同时这也说明一点，在设计框架的时候，框架的健壮性和灵活性非常重要。

为什么要学习 Type

我们知道现在的框架都会使用泛型，掌握 Type 有利于我们读懂它们的源码，或者自己动手打造框架。如 Android 的常用开源框架 Gson ，Retrofit等。

题外话

最近更新博客的频率有点低，主要是因为惰性吧。每天实习完以后，有点累，就不太想写博客了。我现在也不知道我能坚持到什么时候，顺其自然吧。PS，真的越来越佩服那些坚持写博客的人，你们是最棒的。

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java Type 详解

前言

Type 接口简介

类 UML 图如下

ParameterizedType （参数化类型）

ParameterizedType 的几个主要方法

TypeVariable 变量

主要方法

GenericArrayType

WildcardType 通配符的类型

java Type 总结

为什么会产生泛型擦除的原因

为什么要学习 Type

题外话

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