Java反射(三)

一、泛型和Class类

从JDK 1.5 后,Java中引入泛型机制,Class类也增加了泛型功能,从而允许使用泛型来限制Class类,例如:String.class的类型实际上是Class<String>。如果Class对应的类暂时未知,则使用Class<?>(?是通配符)。通过反射中使用泛型,可以避免使用反射生成的对象需要强制类型转换。

泛型的好处众多,最主要的一点就是避免类型转换,防止出现ClassCastException,即类型转换异常。以下面程序为例:

public class ObjectFactory {
    public static Object getInstance(String name){
        try {
            //创建指定类对应的Class对象
            Class cls = Class.forName(name);
            //返回使用该Class对象创建的实例
            return cls.newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException | InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

}

上面程序是个工厂类,通过指定的字符串创建Class对象并创建一个类的实例对象返回。但是这个对象的类型是Object对象,取出实例后需要强制类型转换。
如下例:

Date date = (Date) ObjectFactory.getInstance("java.util.Date");

或者如下:

String string = (String) ObjectFactory.getInstance("java.util.Date");

上面代码在编译时不会有任何问题,但是运行时将抛出ClassCastException异常,因为程序试图将一个Date对象转换成String对象。

但是泛型的出现后,就可以避免这种情况。

public class ObjectFactory {
    public static <T> T getInstance(Class<T> cls) {
        try {
            // 返回使用该Class对象创建的实例
            return cls.newInstance();
        } catch (InstantiationException | IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

}

在上面程序的getInstance()方法中传入一个Class<T>参数,这是一个泛型化的Class对象,调用该Class对象的newInstance()方法将返回一个T对象。

String instance = ObjectFactory.getInstance(String.class);

通过传入String.class便知道T代表String,所以返回的对象是String类型的,避免强制类型转换。

当然Class类引入泛型的好处不止这一点,在以后的实际应用中会更加能体会到。

二、使用反射来获取泛型信息

通过指定类对应的 Class 对象,可以获得该类里包含的所有 Field,不管该 Field 是使用 private 修饰,还是使用 public 修饰。获得了 Field 对象后,就可以很容易地获得该 Field 的数据类型,即使用如下代码即可获得指定 Field 的类型。

// 获取 Field 对象 f 的类型
Class<?> a = f.getType();

但这种方式只对普通类型的 Field 有效。如果该 Field 的类型是有泛型限制的类型,如 Map<String, Integer> 类型,则不能准确地得到该 Field 的泛型参数。

为了获得指定 Field 的泛型类型,应先使用如下方法来获取指定 Field 的类型。

// 获得 Field 实例的泛型类型
Type type = f.getGenericType();

然后将 Type 对象强制类型转换为 ParameterizedType 对象,ParameterizedType 代表被参数化的类型,也就是增加了泛型限制的类型。ParameterizedType 类提供了如下两个方法。

getRawType():返回没有泛型信息的原始类型。

getActualTypeArguments():返回泛型参数的类型。

下面是一个获取泛型类型的完整程序。

public class GenericTest
{
    private Map<String , Integer> score;
    public static void main(String[] args)
        throws Exception
    {
        Class<GenericTest> clazz = GenericTest.class;
        Field f = clazz.getDeclaredField("score");
        // 直接使用getType()取出Field类型只对普通类型的Field有效
        Class<?> a = f.getType();
        // 下面将看到仅输出java.util.Map
        System.out.println("score的类型是:" + a);
        // 获得Field实例f的泛型类型
        Type gType = f.getGenericType();
        // 如果gType类型是ParameterizedType对象
        if(gType instanceof ParameterizedType)
        {
            // 强制类型转换
            ParameterizedType pType = (ParameterizedType)gType;
            // 获取原始类型
            Type rType = pType.getRawType();
            System.out.println("原始类型是:" + rType);
            // 取得泛型类型的泛型参数
            Type[] tArgs = pType.getActualTypeArguments();
            System.out.println("泛型类型是:");
            for (int i = 0; i < tArgs.length; i++) 
            {
                System.out.println("第" + i + "个泛型类型是:" + tArgs[i]);
            }
        }
        else
        {
            System.out.println("获取泛型类型出错!");
        }
    }
}

输出结果:

score 的类型是: interface java.util.Map
原始类型是: interface java.util.Map
泛型类型是:
第 0 个泛型类型是: class java.lang.String
第 1 个泛型类型是:class java.lang.Integer

从上面的运行结果可以看出,直接使用 Field 的 getType() 方法只能获取普通类型的 Field 的数据类型:对于增加了泛型参数的类型的 Field,应该使用 getGenericType() 方法来取得其类型。

Type 也是 java.lang.reflect 包下的一个接口,该接口代表所有类型的公共高级接口,Class 是 Type 接口的实现类。Type 包括原始类型、参数化类型、数组类型、类型变量和基本类型等。