Java中的泛型和反射

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： 

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或List都会变成List，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： 

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。

4.注意泛型没有继承说

请看以下例子： 

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，但不确定元素时整形还是浮点型，当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：

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 List<?> List

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，然后List，最后才使用List，原因是List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类似，而List中全部为Object类型，这与不使用泛型无异，而List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：

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。

 

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。

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。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。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。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： 

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。

 

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： 

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

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：

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。

本文参考：文章中只从《改善Java程序的151建议》中提取部分进行归纳性叙述，推荐各位读者购买这本书，该书不仅从事例中学习，而且涉及到原理，底层的实现，不仅告诉你应该怎么做，还告诉你为什么要这样做。

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