Java泛型Type体系

最近看开源代码，看到里面很多Java泛型，并且通过反射去获取泛型信息。如果说要看懂泛型代码，那还是比较容易，但是如果要自己利用泛型写成漂亮巧妙的框架，那必须对泛型有足够的了解。所以这两三天就不在不断地看Java泛型相关的东西。如果说想要明白通过反射去获取泛型信息，那么Type体系是必须要了解的。Java从1.5开始引入泛型，并且也引入了Type体系。首先给出Type的类型树UML图，以便有个整体的认识。



这些都在java的reflect包下面，图中带有s的接口返回的是数组，由于画图工具的原因，标记的只有一个类型，没有带[]。可以说是Java泛型反射的基础。这个UML图我只选取了这些类与接口与Type相关的部分。

Method,Field,Constructor,Class与Type

Method，Field，Constructor都是与Type关联的，而Class是Type的子类。从实际泛型中看也是这样的，因为方法，域，构造方法都可以是泛型。

如果从来没有接触过这些，那么一开始接触这些泛型的反射会非常突兀。如果从一些疑问，或者说需求开始思考可能会能够更好地了解这些东西的作用，比如说:我们已经知道能够通过反射（从1.1就开始支持了）获得一个Class里面的方法以及域，但是我们怎么获得一个带有模版参数的Class里面的模版参数呢？比如说下面这个类

class Test<T> {
public <R> void testMethod(R params){
}
}

我们怎么根据Test.class获得T呢？获得T的具体类型？Class实现了接口GenericDeclaration。GenericDeclaration的getTypeParameters()方法就可以获得模版参数。

同样Method能够包含模版参数的地方有四个，模版参数，返回值，函数参数，异常。Method的四个方法分别对应这四个地方（有一个是继承自GenericDeclaration）。Field，Constructor也都是类似。

Method，Field，Constructor，Class都有获得声明的模版参数的方法，这样我们就可以通过反射来获取模版参数类型。

Type的子接口

Type有四个子接口：ParameterizedType，TypeVariable，WildcardType，GenericArrayType。下面分别介绍这四个类型的具体表示的意思。假设我们申明有下面这个类

public class GenericTest<T1,T2 extends Number> {
private Map<T1 , Integer> map = null;
}

下面我们开始举例说明。

ParameterizedType

ParameterizedType是表示泛型类型，比如说Map

public static void testParameterizedType() throws NoSuchFieldException, SecurityException{

Type mapGenericType = GenericTest.class.getDeclaredField("map").getGenericType();  //ParameterizedType
if(mapGenericType instanceof ParameterizedType){
Type basicType = ((ParameterizedType) mapGenericType).getRawType();

System.out.println("basicType equals Map.class is " + (basicType ==Map.class)); //返回True

System.out.println("基本类型为："+basicType);  //Map
// 获取泛型类型的泛型参数, 分别为
Type[] types = ((ParameterizedType) mapGenericType).getActualTypeArguments();
for (int i = 0; i < types.length; i++) {
System.out.println("第"+(i+1)+"个泛型类型是："+types[i]);
}
//返回为 T1, class java.lang.Integer

System.out.println(((ParameterizedType) mapGenericType).getOwnerType());  //null
}
}

TypeVariable

这个是泛型参数类型，比如Map

public static void testTypeVariable() throws NoSuchFieldException, SecurityException{

Type mapGenericType = GenericTest.class.getDeclaredField("map").getGenericType();  //ParameterizedType
if(mapGenericType instanceof ParameterizedType){
// 获取泛型类型的泛型参数, 分别为 T1, class java.lang.Integer
Type[] types = ((ParameterizedType) mapGenericType).getActualTypeArguments();
for (int i = 0; i < types.length; i++) {
if( types[i] instanceof TypeVariable){
// T1 is TypeVariable, and Integer is not.
System.out.println("the "+(i+1)+"th is TypeVariable");
}else{
System.out.println("the "+(i+1)+"th is not TypeVariable");
}
}

}

System.out.println("GenericTest TypeVariable");

TypeVariable<Class<GenericTest>>[] typeVariables = GenericTest.class.getTypeParameters();

// console print  T1, T2
for(TypeVariable tmp : typeVariables){
System.out.println(""+tmp);
Type[] bounds = tmp.getBounds(); //return upper bounds
if(bounds.length > 0){
//T2 has upper bounds which is class java.lang.Number,
//T1's upper bounds is Object which is default.
System.out.println("bounds[0] is: "+bounds[0]);
}

System.out.println("name is: "+tmp.getName());  //  T1, T2
System.out.println("GenericDeclaration is equals GenericTest.class: "+ (tmp.getGenericDeclaration()==GenericTest.class)); //GenericTest
}
}

WildcardType

WildcardType是通配符类型，也就是

? extends Number

这种。可以获得上下界。具体使用如下

private Map<? extends Number, ? super Integer> map1 = new HashMap<Integer,Integer>();
public static void testWildcardType() throws NoSuchFieldException, SecurityException{
Type mapGenericType = GenericTest.class.getDeclaredField("map1").getGenericType();
TypeVariable<Class<GenericTest>>[] typeVariables = GenericTest.class.getTypeParameters();
Type[] types = ((ParameterizedType) mapGenericType).getActualTypeArguments();
for(Type t : types){
if(t instanceof WildcardType){
System.out.println("wildcardType");

if( ((WildcardType) t).getLowerBounds().length > 0 )
System.out.println((((WildcardType) t).getLowerBounds())[0]); //print java.lang.Integer

if( ((WildcardType) t).getUpperBounds().length > 0 )
System.out.println((((WildcardType) t).getUpperBounds())[0]); //print java.lang.Number, Object

}
}
}

GenericArrayType

这个是数组泛型。比如

T1[] tArray

。这是变量的声明。比如下面这段代码

private T1[] tArray = null;
public static void testGenericArrayType() throws NoSuchFieldException, SecurityException{
Type tArrayGenericType = GenericTest.class.getDeclaredField("tArray").getGenericType();
if(tArrayGenericType instanceof GenericArrayType){
System.out.println("is GenericArrayType");  //
Type t1 = ((GenericArrayType) tArrayGenericType).getGenericComponentType();
System.out.println(t1);   // print T1
if( t1 instanceof TypeVariable){
System.out.println("t1 is TypeVariable");
System.out.println(((TypeVariable) t1).getGenericDeclaration());
}
}
}

Class

Class也是实现了Type接口。像前面的代码中得到了java.lang.Integer等，就是返回Class。Class也可以通过getGenericInterfaces()获取实现的接口，通过getGenericSuperclass()获取父类的类型。

总结

整个Type体系主要就是前面介绍的内容了，从Method，Field，Class反射获取Type，然后Type本身又有很多子类型，标明具体的泛型类型。这个是我测试的代码源码