深入分析JAVA 反射和泛型

從 JDK5 以後，Java 的 Class 類增加了泛型功能，從而允許使用泛型來限制 Class 類，例如，String.class 的類型實際上是 Class。如果 Class 對應的類暫時未知，則使用 Class。通過在反射中使用泛型，可以避兔使用反射生成的對象需要強制類型轉換。

泛型和 Class 類
 

使用 Class泛型可以避免強制類型轉換。例如，下面提供一個簡單的對象工廠，該對象工廠可以根據指定類來提供該類的實例。

  public class CrazyitObjectFactory {    public static Object getInstance(String clsName) {      try {        // 創建指定類對應的Class對象        Class cls = Class.forName(clsName);        // 返回使用該Class對象所創建的實例        return cls.newInstance();      } catch (Exception e) {        e.printStackTrace();        return null;      }    }  }

上面程序中兩行粗體字代碼根據指定的字符串類型創建了一個新對象，但這個對象的類型是 Object，因此當需要使用 CrazyitObjectFactory 的 getInstance() 方法來創建對象時，將會看到如下代碼：

  // 獲取實例後需要強制類型轉換  Date d = (Date)Crazyit.getInstance("java.util.Date");

甚至出現如下代碼：

  JFrame f = (JFrame)Crazyit.getInstance("java.util.Date");

上面代碼在編譯時不會有任何問題，但運行時將拋出 ClassCastException 異常，因為程序試圖將一個 Date 對象轉換成 JFrame 對象。

如果將上面的 CrazyitObjectFactory 工廠類改寫成使用泛型後的 Class，就可以避免這種情況。

  public class CrazyitObjectFactory2 {    public staticT getInstance(Classcls) {      try {        return cls.newInstance();      } catch (Exception e) {        e.printStackTrace();        return null;      }    }      public static void main(String[] args) {      // 獲取實例後無須類型轉換      Date d = CrazyitObjectFactory2.getInstance(Date.class);      JFrame f = CrazyitObjectFactory2.getInstance(JFrame.class);    }  }

在上面程序的 getInstance() 方法中傳入一個 Class參數，這是一個泛型化的 Class 對象，調用該 Class 對象的 newInstance() 方法將返回一個 T 對象，如程序中粗體字代碼所示。接下來當使用 CrazyitObjectFactory2 工廠類的 getInstance() 方法來產生對象時，無須使用強制類型轉換，系統會執行更嚴格的檢查，不會出現 ClassCastException 運行時異常。

前面介紹使用 Array 類來創建數組時，曾經看到如下代碼：

  // 使用 Array 的 newInstance 方法來創建一個數組  Object arr = Array.newInstance(String.class, 10);

對於上面的代碼其實使用並不是非常方便，因為 newInstance() 方法返回的確實是一個 String[] 數組，而不是簡單的 Object 對象。如果需要將對象當成 String[] 數組使用，則必須使用強制類型轉換――這是不安全的操作。

為了示範泛型的優勢，可以對 Array 的 newInstance() 方法進行包裝。

  public class CrazyitArray {    // 對Array的newInstance方法進行包裝    @SuppressWarnings("unchecked")    public staticT[] newInstance(ClasscomponentType, int length) {      return (T[]) Array.newInstance(componentType, length); // ①    }      public static void main(String[] args) {      // 使用CrazyitArray的newInstance()創建一維數組      String[] arr = CrazyitArray.newInstance(String.class, 10);      // 使用CrazyitArray的newInstance()創建二維數組      // 在這種情況下，只要設置數組元素的類型是int[]即可。      int[][] intArr = CrazyitArray.newInstance(int[].class, 5);      arr[5] = "瘋狂Java講義";      // intArr是二維數組，初始化該數組的第二個數組元素      // 二維數組的元素必須是一維數組      intArr[1] = new int[] { 23, 12 };      System.out.println(arr[5]);      System.out.println(intArr[1][1]);    }  }

上面程序中粗體字代碼定義的 newInstance() 方法對 Array 類提供的 newInstance() 方法進行了包裝，將方法簽名改成了 public staticT[] newInstance(ClasscomponentType, int length)，這就保證程序通過該 newInstance() 方法創建數組時的返回值就是數組對象，而不是 Object 對象，從而避免了強制類型轉換。

提示：程序在①行代碼處將會有一個 unchecked 編譯警告，所以程序使用了 @SuppressWarnings 來抑制這個警告信息。

使用反射來獲取泛型信息
 

通過指定類對應的 Class 對象，可以獲得該類裡包含的所有成員變量，不管該成員變量是使用 private 修飾，還是使用 public 修飾。獲得了成員變量對應的 Field 對象後，就可以很容易地獲得該成員變量的數據類型，即使用如下代碼即可獲得指定成員變量的類型。

  // 獲取成員變量 f 的類型  Class a = f.getType();

但這種方式只對普通類型的成員變量有效。如果該成員變量的類型是有泛型類型的類型，如 Map類型，則不能誰確地得到該成員變量的泛型參數。

為了獲得指定成員變量的泛型類型，應先使用如下方法來獲取該成員變量的泛型類型。

  // 獲得成員變量 f 的泛型類型  Type gType = f.getGenericType();

然後將 Type 對象強制類型轉換為 ParameterizedType 對象，ParameterizedType 代表被參數化的類型，也就是增加了泛型限制的類型。ParameterizedType 類提供瞭如下兩個方法。

• getRawType()：返回沒有泛型信息的原始類型。

• getActualTypeArguments()：返回泛型參數的類型。

下面是一個獲取泛型類型的完整程序。

  public class GenericTest {    private Mapscore;      public static void main(String[] args) throws Exception {      Classclazz = GenericTest.class;      Field f = clazz.getDeclaredField("score");      // 直接使用getType()取出的類型只對普通類型的成員變量有效      Class a = f.getType();      // 下面將看到僅輸出java.util.Map      System.out.println("score的類型是:" + a);      // 獲得成員變量f的泛型類型      Type gType = f.getGenericType();      // 如果gType類型是ParameterizedType對象      if (gType instanceof ParameterizedType) {        // 強制類型轉換        ParameterizedType pType = (ParameterizedType) gType;        // 獲取原始類型        Type rType = pType.getRawType();        System.out.println("原始類型是：" + rType);        // 取得泛型類型的泛型參數        Type[] tArgs = pType.getActualTypeArguments();        System.out.println("泛型信息是:");        for (int i = 0; i < tArgs.length; i++) {          System.out.println("第" + i + "個泛型類型是：" + tArgs[i]);        }      } else {        System.out.println("獲取泛型類型出錯！");      }    }  }

上面程序中的粗體字代碼就是取得泛型類型的關鍵代碼。運行上面程序，將看到如下運行結果：

score的類型是:interface java.util.Map
 原始類型是：interface java.util.Map
 泛型信息是:
 第0個泛型類型是：class java.lang.String
 第1個泛型類型是：class java.lang.Integer

從上面的運行結果可以看出，使用 getType() 方法只能獲取普通類型的成員變量的數據類型：對於增加了泛型的成員變量，應該使用 getGenericType() 方法來取得其類型。

提示：Type 也是 java.lang.reflect 包下的一個接口，該接口代表所有類型的公共高級接口，Class 是 Type 接口的實現類。Type 包括原始類型、參數化類型、數組類型、類型變量和基本類型等。