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Java进阶 | 泛型机制与反射原理

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。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。

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:

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:

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:

在Map接口中,<code>&lt;K,V&gt;</code>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<code>&lt;K,V&gt;</code>的类型,也可以缺省为Object类型。

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:

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:

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:

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。

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:

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:

Java进阶 | 泛型机制与反射原理

当然这也会带来安全问题:

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。

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。

Java进阶 | 泛型机制与反射原理

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。

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:

输出结果:

这里有个注意点:通过Class对象的<code>newInstance()</code>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:

这里需要注意的是,通过调用<code>setAccessible(Boolean.TRUE)</code>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:

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

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。

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