Java高质量代码之 — 泛型与反射

在Java5后推出了泛型,使我们在编译期间操作集合或类时更加的安全,更方便代码的阅读,而让身为编译性语言的Java提供动态性的反射技术,更是在框架开发中大行其道,从而让Java活起来,下面看一下在使用泛型和反射需要注意和了解的事情

1.Java的泛型是类型擦除的

Java中的泛型是在编译期间有效的,在运行期间将会被删除,也就是所有泛型参数类型在编译后都会被清除掉.请看以下例子

Java代码


public static void test(List<Integer> testParameter) {

}

public static void test(List<String> testParameter) {

}

以上是一个最最简单的重载例子,在编译后泛型类型是会被擦除的,所以无论是List<Integer>或List<String>都会变成List<E>,所以参数相同,重载不成立,无法编译通过,而且读者可以尝试将不同泛型的类getClass()看看,他们的Class是一样的

2.不能初始化泛型参数和数组

请观察以下代码

Java代码


class Test<T> {

//编译不通过

private T t = new T();

//编译不通过

private T[] tArray = new T[5];

//编译通过

private List<T> list = new ArrayList<T>();

}

Java语言是一门强类型,编译型的安全语言,它需要确保运行期的稳定性和安全性,所以在编译时编译器需要严格的检查我们所声明的类型,在编译期间编译器需要获取T类型,但泛型在编译期间已经被擦除了,所以new T()和new T[5]都会出现编译错误,而为什么ArrayList却能成功初始化?这是因为ArrayList表面是泛型,但在编译期间已经由ArrayList内部转型成为了Object,有兴趣的读者可以看一下ArrayList的源码,源码中容纳元素的是private transient Object[]
elementData,是Object类型的数组

3.强制声明泛型的实际类型

在使用泛型时,在大多数情况下应该声明泛型的类型,例如该集合是存放User对象的,就应该使用List<User>来声明,这样可以尽量减少类型的转换,若只使用List而不声明泛型,则该集合等同于List<Object>

4.注意泛型没有继承说

请看以下例子

Java代码


public static void main(String[] args) {

// 编译不通过

List<Object> list = new ArrayList<Integer>();

// or

List<Object> list = new ArrayList<Double>();

}

上面代码的业务逻辑为有一组元素,但我不确定元素时整形还是浮点型,当我在确定后创建对应的泛型实现类,刚接触泛型的读者有可能会犯以上错误,理解为泛型之间是可以继承的,例如声明Object的泛型实际上创建Integer泛型,错误认为泛型之间也存在继承关系,但这是不正确的,泛型是帮助开发者编译期间类型检查安全.我们可以换种方式实现以上业务逻辑

Java代码


public static void main(String[] args) {

//Number 为Integer 和 Double 的公共父类

List<Number> numberList = new ArrayList<Number>();

//使用通配符,代表实际类型是Number类型的子类

List<? extends Number> numberList2 = new ArrayList<Integer>();

//or

List<? extends Number> numberList3 = new ArrayList<Double>();

}

5.不同场景使用不同的通配符

泛型当中支持通配符,可以单独使用 '?' 来表示任意类型,也可以使用刚才上面例子中的extends关键字表示传入参数是某一个类或接口的子类,也可以使用super关键字表示接受某一个类型的父类型,extends和super的写法一样,extends是限定上界,super为限定下界

6.建议采用顺序为List<T> List<?> List<Object>

以上三者都可以容纳所有的对象,但使用的顺序应该是首选List<T>,然后List<?>,最后才使用List<Object>,原因是List<T>是确定为某一类型的,安全的,也是Java所推荐的,而List<?>代表为任意类型,与List<T>类似,而List<Object>中全部为Object类型,这与不使用泛型无异,而List<T>是可读可写的,因为已经明确了T类型,而其他两者在读取时需要进行向下转型,造成了不必要的转型

7.使用多重边界限定

现在有一个业务需求,收钱时需要是我们本公司的员工(继承User),同时亦需要具备收银员的功能(实现Cashier),此时我们当然可以想到接受1个User然后判断User是否实现了Cashier接口,但在泛型的世界中,我们可以怎么做?请看以下例子

Java代码


public static <T extends User & Cashier> void CollectMoney(T t){

}

以上例子就表明,限定了上界,只要是User和Cashier的子类才可以作为参数传递到方法当中

======================我是泛型和反射的分界线====================

8.注意Class类的特殊性

Java语言是先把Java源文件编译成后缀为class的字节码文件,然后通过ClassLoader机制把类文件加载到内存当中,最后生成实例执行的,在描述一个类是,Java使用了一个元类来对类进行描述,这就是Class类,他是一个描述类的类,所以注定Class类是特殊的

1.Class类无构造函数,Class对象加载时由JVM通过调用类加载器的

defineClass方法来构造Class对象

2.Class类还可以描述基本数据类型,由于基本类型并不是Java中的对象,它们

一般存在于栈,但Class仍然可以对它们进行描述,例如使用int.class

3.其对象都是单例模式,一个Class的实现对象描述一个类,并且只描述一个类

所以只要是该被描述的类所有对象都只有一个Class实例

4.Class类是Java反射的入口

9.适时选择getDeclaredXXX和getXXX

Class类中提供了很多getDeclaredXXX和getXXX的方法,请看以下例子

Java代码


public static void main(String[] args) {

Class<User> cls = User.class;

//获取类方法

cls.getDeclaredMethods();

cls.getMethods();

//获取类构造函数

cls.getDeclaredConstructors();

cls.getConstructors();

//获取类属性

cls.getDeclaredFields();

cls.getFields();

}

getXXX的方式是获取所有公共的(public)级别的,包括从父类继承的方法,而getDeclaredXXX的方式是获取所有的,包括公共的(public),私有的(private),不受限与访问权限,

Type[] t1 = m.getParameterTypes();// 其返回是参数的类型

Type[] t2 = m.getGenericParameterTypes();//其返回的是参数的参数化的类型,里面的带有实际的参数类型

10.反射访问属性或方法时将Accessible设置为true

在调用构造函数或方法的invoke前检查accessible已经是公认的写法,例如以下代码

Java代码


public static void main(String[] args) throws Exception {

Class<User> cls = User.class;

//创建对象

User user = cls.newInstance();

//获取test方法

Method method = cls.getDeclaredMethod("test");

//检查Accessible属性

if(!method.isAccessible()){

method.setAccessible(true);

}

method.invoke(user);

}

读者可以尝试获取Class的getMethod,也就是公开的方法,再输出isAccessible,可以看到输出的其实也是false,其实因为accessible属性的语义并不是我们理解的访问权限,而是指是否进行安全检查,而安全监察是非常消耗资源的,所以反射提供了Accessible可选项,让开发者逃避安全检查,有兴趣的读者可以查看AccessibleObject类观察其源码了解安全检查.

11.使用forName动态加载类

forName相信各位读者不会陌生,在使用JDBC时要动态加载数据库驱动就是使用forName的方式进行加载,同时亦可以从外部配置文件中读取类的全路径字符串进行加载,在使用forName时,被加载的类就会被加载到内存当中,只会加载类,并不会执行任何代码,而我们的数据库驱动就是利用static代码块来执行操作的,因为当类被加载到内存中时,会执行static代码块

12.使用反射让模板方法更强大

模板方法的定义是,定义一个操作的算法骨架,将某些步骤延迟到子类当中实现,而实现细节由子类决定,父类只决定骨架,以下是一个传统模板方法的事例

Java代码


public abstract class Test {

public final void doSomething() {

System.out.println("start...");

doInit();

System.out.println("end.....");

}

protected abstract void doInit();

}

此时子类只需要继承Test类实现doInit()方法即可嵌入到doSomething中,现在我们有一个需求,若我在doSomething中需要调用一系列的方法才能完成doSomething呢?而且我调用方法的数量并不确定,只需遵从某些规则则可将方法添加到doSomething方法当中.请看以下代码

Java代码


public abstract class Test {

public final void doSomething() throws Exception {

Method[] methods = this.getClass().getDeclaredMethods();

System.out.println("start...");

for (Method method : methods) {

if (this.checkInitMethod(method)) {

method.invoke(this);

}

}

System.out.println("end.....");

}

private boolean checkInitMethod(Method method) {

// 方法名初始是否为init

return method.getName().startsWith("init")

// 是否为public修饰

&& Modifier.isPublic(method.getModifiers())

// 返回值是否为void

&& method.getReturnType().equals(Void.TYPE)

// 是否没有参数

&& !method.isVarArgs()

// 是否抽象类型

&& !Modifier.isAbstract(method.getModifiers());

}

}

看到上面的代码,读者是否有似曾相识的感觉?在使用Junit3时是不是只要遵守方法的签名约定,就能成为测试类?使用这种反射可以让模板方法更强大,下次需要使用多个方法在模板方法中时,不要创建多个抽象方法,尝试使用以上方式

13.不要过分关注反射的效率

反射的效率是一个老生常谈的问题,普通的调用方法,创建类,在反射的情况下需要调用诸多API才能实现,效率当然要比普通情况下低下,但在项目当中真正引起性能问题的地方,绝大数不会是由反射引起的,而反射带给我们的却是如此的美妙,当今的各系列开源框架,几乎都存在反射的身影,而且大量存在更比比皆是,让Java这个沉睡的美女活起来的,非反射莫属