一、泛型的概念
1.1 基础案例
泛型在Java中的应用非常广泛，最常见则是在集合容器中，先看下基础用法：
public class Generic01 {
public static void main(String[] args) {
Map<Integer,String> map = new HashMap<>() ;
map.put(88,"hello") ;
// map.put("99","world") ; 输入编译错误
String value = map.get(88) ;
// Integer value = map.get(88) ; 输出编译错误
System.out.println("value:"+value);
}
}声明一个map类型的容器，并且明确限定key和value的类型：分别为Integer,String，这样显然不能体现特别之处，可以对比下面的用法：
Map newMap = new HashMap() ;
newMap.put("hello","world");
newMap.put(88,99);在不指定类型的情况下，键值对都默认为Object类型，这样的容器在使用的时候要时刻注意不同的key类型和取出的value值类型，并且value要做类型转换，相比之下泛型机制就很有必要。
可以看下Map接口的定义：
public interface Map<K,V> {
V get(Object key);
V put(K key, V value);
}在Map接口中，<K,V>显然没有指定明确的类型，只是起到类型传递的作用，即K是key的类型，V是value的类型，在上面的源码中描述的很清楚，结合上面案例，在Map对象声明的时候可以明确指定<K,V>的类型，也可以缺省为Object类型。
1.2 泛型描述
泛型即可以理解为把数据类型作为参数，即参数化类型，用来提高代码的安全性，灵活性，避免类型转换；代码简洁明了，同时对于程序的可扩展性起到至关重要的作用。
首先设计一个简单的顶层接口，只定义一个callBack方法，和对出入参数的简单逻辑设定，这种设计在Java的源码设计中随处可见，例如上面的集合体系：
interface CallBack<R,V> {
R callBack (V v) ;
}为了实现具体的业务，再基于顶层接口向下做扩展，这里声明两个扩展接口，作为具体业务类的接口：
interface ExtCallBack01<R extends Integer,V extends List<String>>
extends CallBack<Integer,List<String>> {
@Override
Integer callBack (List<String> list) ;
}
interface ExtCallBack02<R extends Boolean,V extends Map<String,Long>>
extends CallBack<Boolean,Map<String,Long>> {
@Override
Boolean callBack (Map<String,Long> map) ;
}这样可以通过扩展接口去设计具体的业务类，提高程序的灵活可扩展性：
public class Generic02 {
public static void main(String[] args) {
new ExtCallBack01<Integer,List<String>>(){
@Override
public Integer callBack(List<String> list) {
list.add("hello");
return list.size();
}
};
new ExtCallBack02<Boolean,Map<String,Long>> (){
@Override
public Boolean callBack(Map<String, Long> map) {
map.put("Fire",119L) ;
return map.size()>0 ;
}
} ;
}
}通过上面这个案例，可以清楚的感觉到泛型机制的灵活和强大。
1.3 泛型本质
泛型虽然可以使用在类，接口，方法，参数等各个地方，但是其约束能力是在代码的编译期：
public class Generic03 {
public static void main(String[] args) {
DefEntry<String> defEntry1 = new DefEntry<>("hello") ;
DefEntry<Long> defEntry2 = new DefEntry<>(999L) ;
// Always True
System.out.println(defEntry1.getClass()==defEntry2.getClass());
}
}
class DefEntry<T> {
private T param ;
public DefEntry (T param){
this.param = param ;
}
}编译过程中，会对泛型合法性作校验，校验成功编译的class文件没有泛型信息，即泛型擦除掉，通过一个简单的命令查看编译后的文件：
javap -v Generic03.class
当然这也会带来安全问题：
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.ClassCastException
System.out.println(map.get(888L));
}这里即通过反射的机制，绕开泛型，在map中放入程序语义上的非法值类型，在运行过程中获取值的时候才抛出类型转换异常。
二、反射机制
2.1 基础描述
反射机制可以在程序运行时获取类的完整结构信息，并且可以动态的操作属性和方法等。
对于反射机制的理解，必须要对类编译和JVM加载，运行时数据区有清楚的认识，这块内容可以移步JVM系列的文章。
通过运行时动态获取类的结构，然后动态的创建对象并操作属性和方法，这种方式在实际开发中并不多用，这样很明显会消耗JVM资源，并且会忽略一些封装导致安全问题，这在上面【1】中已经案例说明了。
2.2 反射的类库
- java.lang.Class：Class类
- java.lang.reflect.Constructor：构造器
- java.lang.reflect.Field：属性
- java.lang.reflect.Method：方法
API之Class对象
获取目标类型的Class对象常见方式，通过Class对象再获取相关结构信息，从而操作或者访问：
public static void main(String[] args) throws Exception {
// Class对象回去
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));
// 类型创建和判断
Object object = User.class.newInstance() ;
System.out.println("类型："+(object instanceof User));
System.out.println("类型："+(userClass3.isInstance(user1)));
}输出结果：
这里有个注意点：通过Class对象的newInstance()方法，即基于User类的无参构造器，首先要求User类具有无参构造方法。
API之Constructor构造器
Class对象读取构造方法，可以分别获得全部构造方法，不同修饰类型的构造方法，或者根据构造参数类型指定获取：
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class userClass = User.class ;
// 读取公共构造方法
Constructor[] userConArr = userClass.getConstructors();
printCon(userConArr);
// 读取指定私有构造方法
Constructor privateCon = userClass.getDeclaredConstructor(Integer.class);
System.out.println(privateCon);
// 读取全部构造方法
userConArr = userClass.getDeclaredConstructors();
printCon(userConArr);
// 调用公共构造方法创建对象
Constructor pubCon = userClass.getConstructor(Integer.class,String.class);
Object pubUser = pubCon.newInstance(1,"hello") ;
// 调用私有构造方法创建对象
Constructor priCon = userClass.getDeclaredConstructor(Integer.class);
// 忽略private权限修饰符
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);
}
}这里需要注意的是，通过调用setAccessible(Boolean.TRUE)方法，可以基于私有构造方法创建对象，这里明显违背了Java的基本设计原则，破坏代码的安全性。
API之Field属性
Field保证成员变量的属性，修饰符，值管理等相关操作：
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class userClass = User.class ;
// 获取公共字段
Field[] pubArr = userClass.getFields() ;
printField(pubArr);
// 获取全部字段
Field[] fieldArr = userClass.getDeclaredFields() ;
printField(fieldArr);
// 获取指定字段
Field emailField = userClass.getField("email") ;
Field nameField = userClass.getDeclaredField("name") ;
printField(new Field[]{emailField,nameField});
// 创建对象并操作属性
Object userObj = userClass.newInstance() ;
nameField.setAccessible(Boolean.TRUE);
nameField.set(userObj,"world");
emailField.set(userObj,"test@email.com");
System.out.println("userObj:"+userObj);
}
public static void printField (Field[] fields){
for (Field field : fields){
System.out.println("声明："+field);
UserAnno userAnno = field.getAnnotation(UserAnno.class) ;
System.out.println("注解："+userAnno.desc());
String fieldName = field.getName() ;
System.out.println("名称："+fieldName);
Type type = field.getGenericType() ;
System.out.println("类型："+type);
}
}注意这里获取Type类型信息，在有些特定的业务场景下还是十分有用的。
API之Method方法
public static void main(String[] args) throws Exception {
Class userClass = User.class ;
// 获取所有公共方法[包括父类和Object类方法]
Method[] pubMethods = userClass.getMethods() ;
printMethod(pubMethods);
// 获取全部方法
Method[] allMethods = userClass.getDeclaredMethods() ;
printMethod(allMethods);
// 获取指定方法
Method method = userClass.getMethod("parName",String.class) ;
printMethod(new Method[]{method});
// 调用方法
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);
}
public static void printMethod (Method[] methods){
for (Method method : methods){
System.out.println("定义："+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("参数"+(i+1)+"类型："+paramTypeArr[i]+" ; ");
}
System.out.println("参数个数："+method.getParameterCount());
}
}注意这里对方法的获取远远不止类本身定义的，包括从父类继承的，和Java基础Object类中的。
三、源代码地址
GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
到此这篇关于Java泛型机制与反射原理相关知识总结的文章就介绍到这了,更多相关Java泛型机制与反射原理内容请搜索编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持编程网！
