Java泛型-4（类型擦除后如何获取泛型参数）

泛型学习目录：

Java泛型-1（泛型的定义）
Java泛型-2（通配符）
Java泛型-3（实践篇-protostuff序列化与反序列化）
Java泛型-4（类型擦除后如何获取泛型参数）

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：

  1. 方法中的Code属性中字节码进行擦除，泛型信息保存在Signature中。
  2. 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

什么叫做Code和Signature
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。

  1. 获取属性上的泛型类型：
    field.getGenericType();
  2. 获取方法结构——形参的泛型类型：
    method.getGenericParameterTypes()[0];
  3. 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);
}
  1. 获取传入参数的泛型对象：
    Type type = ((ParameterizedType) genericSuperclass).getActualTypeArguments()[0];
  2. 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。

温故知新-内部类

  • 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。

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