一、泛型的概念

1、基礎案例

泛型在Java中的應用非常廣泛，最常見則是在集合容器中，先看下基礎用法：

public class Generic01 {public static void main(String[] args) {Map<Integer,String> map = new HashMap<>() ;map.put(88,"hello") ;// map.put("99","world") ; 輸入編譯錯誤String value = map.get(88) ;// Integer value = map.get(88) ; 輸出編譯錯誤System.out.println("value:"+value);} }

聲明一個map類型的容器，并且明確限定key和value的類型：分別為Integer,String，這樣顯然不能體現特別之處，可以對比下面的用法：

Map newMap = new HashMap() ; newMap.put("hello","world"); newMap.put(88,99);

在不指定類型的情況下，鍵值對都默認為Object類型，這樣的容器在使用的時候要時刻注意不同的key類型和取出的value值類型，并且value要做類型轉換，相比之下泛型機制就很有必要。

可以看下Map接口的定義：

public interface Map<K,V> {V get(Object key);V put(K key, V value); }

在Map接口中，<K,V>顯然沒有指定明確的類型，只是起到類型傳遞的作用，即K是key的類型，V是value的類型，在上面的源碼中描述的很清楚，結合上面案例，在Map對象聲明的時候可以明確指定<K,V>的類型，也可以缺省為Object類型。

2、泛型描述

泛型即可以理解為把數據類型作為參數，即參數化類型，用來提高代碼的安全性，靈活性，避免類型轉換；代碼簡潔明了，同時對于程序的可擴展性起到至關重要的作用。

首先設計一個簡單的頂層接口，只定義一個callBack方法，和對出入參數的簡單邏輯設定，這種設計在Java的源碼設計中隨處可見，例如上面的集合體系：

/*** 基礎接口設計* @param <R> 返參類型* @param <V> 入參類型*/ interface CallBack<R,V> {/*** 回調方法：V 方法入參 ，R 方法返回值*/R callBack (V v) ; }

為了實現具體的業務，再基于頂層接口向下做擴展，這里聲明兩個擴展接口，作為具體業務類的接口：

/*** 擴展接口設計01*/ interface ExtCallBack01<R extends Integer,V extends List<String>>extends CallBack<Integer,List<String>> {@OverrideInteger callBack (List<String> list) ; } /*** 擴展接口設計01*/ interface ExtCallBack02<R extends Boolean,V extends Map<String,Long>>extends CallBack<Boolean,Map<String,Long>> {@OverrideBoolean callBack (Map<String,Long> map) ; }

這樣可以通過擴展接口去設計具體的業務類，提高程序的靈活可擴展性：

public class Generic02 {public static void main(String[] args) {new ExtCallBack01<Integer,List<String>>(){@Overridepublic Integer callBack(List<String> list) {list.add("hello");return list.size();}};new ExtCallBack02<Boolean,Map<String,Long>> (){@Overridepublic Boolean callBack(Map<String, Long> map) {map.put("Fire",119L) ;return map.size()>0 ;}} ;} }

通過上面這個案例，可以清楚的感覺到泛型機制的靈活和強大。

3、泛型本質

泛型雖然可以使用在類，接口，方法，參數等各個地方，但是其約束能力是在代碼的編譯期：

public class Generic03 {public static void main(String[] args) {DefEntry<String> defEntry1 = new DefEntry<>("hello") ;DefEntry<Long> defEntry2 = new DefEntry<>(999L) ;// Always TrueSystem.out.println(defEntry1.getClass()==defEntry2.getClass());} } class DefEntry<T> {private T param ;public DefEntry (T param){this.param = param ;} }

編譯過程中，會對泛型合法性作校驗，校驗成功編譯的class文件沒有泛型信息，即泛型擦除掉，通過一個簡單的命令查看編譯后的文件：

javap -v Generic03.class

當然這也會帶來安全問題：

public static void main(String[] args) throws Exception {Map<String, String> map = new HashMap<>();Method method = HashMap.class.getDeclaredMethod("put",new Class[] { Object.class, Object.class });method.invoke(map,888L, 999L);// {888=999}System.out.println(map);// java.lang.ClassCastExceptionSystem.out.println(map.get(888L)); }

這里即通過反射的機制，繞開泛型，在map中放入程序語義上的非法值類型，在運行過程中獲取值的時候才拋出類型轉換異常。

二、反射機制

1、基礎描述

反射機制可以在程序運行時獲取類的完整結構信息，并且可以動態的操作屬性和方法等。

對于反射機制的理解，必須要對類編譯和JVM加載，運行時數據區有清楚的認識，這塊內容可以移步JVM系列的文章。

通過運行時動態獲取類的結構，然后動態的創建對象并操作屬性和方法，這種方式在實際開發中并不多用，這樣很明顯會消耗JVM資源，并且會忽略一些封裝導致安全問題，這在上面【1】中已經案例說明了。

2、反射的類庫

• java.lang.Class：Class類
• java.lang.reflect.Constructor：構造器
• java.lang.reflect.Field：屬性
• java.lang.reflect.Method：方法

API之Class對象

獲取目標類型的Class對象常見方式，通過Class對象再獲取相關結構信息，從而操作或者訪問：

public static void main(String[] args) throws Exception {// Class對象回去User user1 = new User(1,"name01") ;Class userClass1 = user1.getClass() ;Class userClass2 = Class.forName("com.java.reflect.User");Class userClass3 = User.class ;System.out.println(User.class.getName());System.out.println("userClass1==userClass2?"+(userClass1==userClass2));System.out.println("userClass2==userClass3?"+(userClass2==userClass3));// 類型創建和判斷Object object = User.class.newInstance() ;System.out.println("類型："+(object instanceof User));System.out.println("類型："+(userClass3.isInstance(user1))); }

輸出結果：

這里有個注意點：通過Class對象的newInstance()方法，即基于User類的無參構造器，首先要求User類具有無參構造方法。

API之Constructor構造器

Class對象讀取構造方法，可以分別獲得全部構造方法，不同修飾類型的構造方法，或者根據構造參數類型指定獲取：

public static void main(String[] args) throws Exception {Class userClass = User.class ;// 讀取公共構造方法Constructor[] userConArr = userClass.getConstructors();printCon(userConArr);// 讀取指定私有構造方法Constructor privateCon = userClass.getDeclaredConstructor(Integer.class);System.out.println(privateCon);// 讀取全部構造方法userConArr = userClass.getDeclaredConstructors();printCon(userConArr);// 調用公共構造方法創建對象Constructor pubCon = userClass.getConstructor(Integer.class,String.class);Object pubUser = pubCon.newInstance(1,"hello") ;// 調用私有構造方法創建對象Constructor priCon = userClass.getDeclaredConstructor(Integer.class);// 忽略private權限修飾符priCon.setAccessible(Boolean.TRUE);Object priUser = priCon.newInstance(2) ;System.out.println(pubUser+"\n"+priUser); } public static void printCon (Constructor[] constructors){for (Constructor constructor:constructors){System.out.println(constructor);} }

這里需要注意的是，通過調用setAccessible(Boolean.TRUE)方法，可以基于私有構造方法創建對象，這里明顯違背了Java的基本設計原則，破壞代碼的安全性。

API之Field屬性

Field保證成員變量的屬性，修飾符，值管理等相關操作：

public static void main(String[] args) throws Exception {Class userClass = User.class ;// 獲取公共字段Field[] pubArr = userClass.getFields() ;printField(pubArr);// 獲取全部字段Field[] fieldArr = userClass.getDeclaredFields() ;printField(fieldArr);// 獲取指定字段Field emailField = userClass.getField("email") ;Field nameField = userClass.getDeclaredField("name") ;printField(new Field[]{emailField,nameField});// 創建對象并操作屬性Object userObj = userClass.newInstance() ;nameField.setAccessible(Boolean.TRUE);nameField.set(userObj,"world");emailField.set(userObj,"test@email.com");System.out.println("userObj:"+userObj); } /*** 打印成員變量信息*/ public static void printField (Field[] fields){for (Field field : fields){System.out.println("聲明："+field);UserAnno userAnno = field.getAnnotation(UserAnno.class) ;System.out.println("注解："+userAnno.desc());String fieldName = field.getName() ;System.out.println("名稱："+fieldName);Type type = field.getGenericType() ;System.out.println("類型："+type);} }

注意這里獲取Type類型信息，在有些特定的業務場景下還是十分有用的。

API之Method方法

public static void main(String[] args) throws Exception {Class userClass = User.class ;// 獲取所有公共方法[包括父類和Object類方法]Method[] pubMethods = userClass.getMethods() ;printMethod(pubMethods);// 獲取全部方法Method[] allMethods = userClass.getDeclaredMethods() ;printMethod(allMethods);// 獲取指定方法Method method = userClass.getMethod("parName",String.class) ;printMethod(new Method[]{method});// 調用方法Object userObj = userClass.newInstance() ;Method setId = userClass.getDeclaredMethod("setId", Integer.class);setId.invoke(userObj,99) ;Method setName = userClass.getDeclaredMethod("setName", String.class);setName.invoke(userObj,"java") ;Method sayHi = userClass.getDeclaredMethod("sayHi", String.class);sayHi.setAccessible(Boolean.TRUE);sayHi.invoke(userObj,"c++");System.out.println(userObj); } /*** 打印方法信息*/ public static void printMethod (Method[] methods){for (Method method : methods){System.out.println("定義："+method);System.out.println("命名："+method.getName());UserAnno userAnno = method.getAnnotation(UserAnno.class) ;if (userAnno != null){System.out.println("注解："+userAnno.desc());}Type[] paramTypeArr = method.getParameterTypes();for (int i=0 ; i< paramTypeArr.length; i++){System.out.print("參數"+(i+1)+"類型："+paramTypeArr[i]+" ; ");}System.out.println("參數個數："+method.getParameterCount());} }

注意這里對方法的獲取遠遠不止類本身定義的，包括從父類繼承的，和Java基礎Object類中的。

三、源代碼地址

GitHub·地址 https://github.com/cicadasmile/java-base-parent GitEE·地址 https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

閱讀標簽

【Java基礎】【設計模式】【結構與算法】【Linux系統】【數據庫】

【分布式架構】【微服務】【大數據組件】【SpringBoot進階】【Spring&Boot基礎】

【數據分析】【技術導圖】【 職場】

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java进阶 | 泛型机制与反射原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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