Java中获取Lambda表达式的参数类型和返回值类型

Java 1.8之后，新增了一个叫做SerializedLambda的类，它用来保存Lambda表达式序列化之后的数据，通过SerializedLambda可以获取Lambda表达式的各种元信息，包括参数类型、返回值类型等。

下面的代码可以获取一个Lambda表达式对应的SerializedLambda实例：

interface Function2<R, T1, T2> extends Serializable {
    R apply(T1 t1, T2 t2);
}

try {
    Function2<String, Integer, Double> lambda = (a, b) -> a + "," + b;
    Method method = lambda.getClass().getDeclaredMethod("writeReplace");
    method.setAccessible(true);
    SerializedLambda serializedLambda = (SerializedLambda) method.invoke(lambda);
    System.out.println(serializedLambda);
} catch (Exception e) {
    throw new RuntimeException("获取Lambda信息失败", e);
}

以上代码能工作的前提是，用于接收Lambda表达式的函数式接口必须继承自Serializable，就像Function2接口一样。

SerializedLambda中的内容十分丰富，包含以下属性：

public final class SerializedLambda implements Serializable {
    /**
     * The capturing class.
     */
    private final Class<?> capturingClass;
    /**
     * The functional interface class.
     */
    private final String functionalInterfaceClass;
    /**
     * The functional interface method name.
     */
    private final String functionalInterfaceMethodName;
    /**
     * The functional interface method signature.
     */
    private final String functionalInterfaceMethodSignature;
    /**
     * The implementation class.
     */
    private final String implClass;
    /**
     * The implementation method name.
     */
    private final String implMethodName;
    /**
     * The implementation method signature.
     */
    private final String implMethodSignature;
    /**
     * The implementation method kind.
     */
    private final int implMethodKind;
    /**
     * The instantiated method type.
     */
    private final String instantiatedMethodType;
    /**
     * The captured arguments.
     */
    private final Object[] capturedArgs;
}

完整说明可参见JDK源码的注释。

要获取Lambda表达式对应的参数类型和返回值类型，可使用其中的instantiatedMethodType属性，它的一般形式如下：

(Ljava/lang/Integer;Ljava/lang/Double;)Ljava/lang/String;

其中，括号里面的是参数类型，括号外面的是返回值类型，每个类型都以L开头，以分号结尾。以上字符串表明当前Lambda函数的参数类型是[java.lang.Integer, java.lang.Double]，返回值类型是java.lang.String。很容易使用正则表达式解析出对应的信息。

为方便SerializedLambda的使用，可以将相关方法封装成一个公共接口：

public interface SerializableLambda extends Serializable {
    Pattern RETURN_TYPE_PATTERN = Pattern.compile("\\(.*\\)L(.*);");
    Pattern PARAMETER_TYPE_PATTERN = Pattern.compile("\\((.*)\\).*");

    default SerializedLambda getSerializedLambda() {
        try {
            Method method = getClass().getDeclaredMethod("writeReplace");
            method.setAccessible(true);
            return  (SerializedLambda) method.invoke(this);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("获取Lambda信息失败", e);
        }
    }

    /**
     * 获取Lambda表达式返回类型
     */
    default Class<?> getReturnType() {
        String expr = getSerializedLambda().getInstantiatedMethodType();
        Matcher matcher = RETURN_TYPE_PATTERN.matcher(expr);
        if (!matcher.find() || matcher.groupCount() != 1) {
            throw new RuntimeException("获取Lambda信息失败");
        }
        String className = matcher.group(1).replace("/", ".");
        try {
            return Class.forName(className);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException("无法加载类", e);
        }
    }

    /**
     * 获取Lambda表达式的参数类型
     */
    default List<Class<?>> getParameterTypes() {
        String expr = getSerializedLambda().getInstantiatedMethodType();
        Matcher matcher = PARAMETER_TYPE_PATTERN.matcher(expr);
        if (!matcher.find() || matcher.groupCount() != 1) {
            throw new RuntimeException("获取Lambda信息失败");
        }
        expr = matcher.group(1);

        return Arrays.stream(expr.split(";"))
                .filter(s -> !s.isBlank())
                .map(s -> s.replace("L", "").replace("/", "."))
                .map(s -> {
                    try {
                        return Class.forName(s);
                    } catch (ClassNotFoundException e) {
                        throw new RuntimeException("无法加载类", e);
                    }
                })
                .collect(Collectors.toList());
    }
}

只需让接收Lambda表达式的函数式接口继承自SerializableLambda，就可以方便地获取Lambda表达式的参数类型和返回值类型，且可适用于任意形式的Lambda表达式，包括箭头函数的形式和方法引用的形式。

测试代码如下：

interface Function2<R, T1, T2> extends SerializableLambda {
    R apply(T1 t1, T2 t2);
}

class A {
    public A(Integer num, String str) {

    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        testSerializableLambda((Integer a, Double b) -> a + ',' + b);
        testSerializableLambda(Main::div);
        testSerializableLambda(A::new);
    }

    private static <R, T1, T2> void testSerializableLambda(Function2<R, T1, T2> lambda) {
        System.out.println("参数类型：" + lambda.getParameterTypes());
        System.out.println("返回值类型：" + lambda.getReturnType());
    }

    private static double div(int a, int b) {
        return a * 1.0 / b;
    }
}

输出结果：

参数类型：[class java.lang.Integer, class java.lang.Double]
返回值类型：class java.lang.Double

参数类型：[class java.lang.Integer, class java.lang.Integer]
返回值类型：class java.lang.Double

参数类型：[class java.lang.Integer, class java.lang.String]
返回值类型：class byx.test.A