title: Java中的反射真的可以获取泛型属性吗 cover: https://img.paulzzh.com/touhou/random?17 toc: true date: 2020-03-25 14:48:22 categories: 技术杂谈 tags: [反射]
众所周知，在Java中由于反射的存在使其可以成为介于Python和C++之间的一直半自动的语言。反射可以强大到在运行时获取类的各种属性，并进行操作。但是在Java中泛型的实现其实是伪泛型，即在编译结束后会擦除实际的泛型类型，最终导致所有地方其实都是Object类型。那么当泛型遇上反射，还能否获取实际类型呢？
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<!--more-->目录：
<!-- toc --> <!-- <br/> -->首先要说的是，本文建立在你已经对Java中的泛型和反射具有一定的了解的基础上进行讲解，而不会讲解反射的细节。
<br/>
关于反射，可以参考我之前的文章：Java反射基础总结
先说结论：可以获取
下面给出获取的过程：
public class GeneralTypeTest {
private List<GeneralTypeObject> list;
private List<?> list2;
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println(GeneralTypeTest.class.getDeclaredField("list").getGenericType());
System.out.println(GeneralTypeTest.class.getDeclaredField("list2").getGenericType());
GeneralTypeTest generalTypeTest = new GeneralTypeTest();
generalTypeTest.list2 = new ArrayList<>();
// 无法通过编译
// generalTypeTest.list2.add(new GeneralTypeObject());
}
private static class GeneralTypeObject {
}
}
结果如下：
java.util.List<GeneralTypeTest$GeneralTypeObject>
java.util.List<?>
可以看出，通过反射还是很容易获取属性的泛型类型的，只需要通过getGenericType方法即可！
下面再来看看获取方法的参数中的泛型属性
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.ParameterizedType;
import java.lang.reflect.Type;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class GeneralTypeTest {
private List<GeneralTypeObject> list;
private List<?> list2;
public static void main(String[] args) throws Exception {
GeneralTypeTest generalTypeTest = new GeneralTypeTest();
generalTypeTest.list = new ArrayList<>();
generalTypeTest.list2 = new ArrayList<>();
generalTypeTest.list.add(new GeneralTypeObject());
generalTypeTest.list.add(new GeneralTypeObject());
// 无法通过编译
// generalTypeTest.list2.add(new GeneralTypeObject());
generalTypeTest.show(generalTypeTest.list);
generalTypeTest.show(generalTypeTest.list2);
}
private void show(List<?> list) throws NoSuchMethodException {
System.out.println("----------- show method: ---------");
System.out.println(GeneralTypeTest.class.getDeclaredMethods()[0].getParameterTypes()[0].getTypeName());
System.out.println(list);
}
private static class GeneralTypeObject {}
}
show方法的参数中定义了泛型List<?> list接收参数，在show方法中，通过getDeclaredMethods方法获取GeneralTypeTest类中的show方法，然后通过getParameterTypes获取方法参数的类型。
最终输出如下：
----------- show method: ---------
java.util.List
[GeneralTypeTest$GeneralTypeObject@5a39699c, GeneralTypeTest$GeneralTypeObject@3cb5cdba]
----------- show method: ---------
java.util.List
[]
可见针对不论List<GeneralTypeObject>还是List<?>的传参，最终由于Java泛型中的类型擦除，最后都导致输出了java.util.List
真的是这样吗？显然不是的！
注意：在show方法中，正确输出了GeneralTypeTest$GeneralTypeObject@5a39699c！说明在JVM中实际上是知道你的泛型类型的！
只是我们获取泛型的姿势不太对罢了！
修改show方法如下：
private void show(List<?> list) throws NoSuchMethodException {
System.out.println("----------- show method: ---------");
Method method = GeneralTypeTest.class.getDeclaredMethods()[0];
System.out.println("Method 1:");
System.out.println(method.getParameterTypes()[0].getTypeName());
System.out.println("Method 2:");
Type[] parameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
for (Type type : parameterTypes) {
System.out.println(type);
// 只有带泛型的参数才是这种Type，所以得判断一下
if (type instanceof ParameterizedType) {
ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type;
// 获取参数的类型
System.out.println(parameterizedType.getRawType());
// 获取参数的泛型列表
Type[] actualTypeArguments = parameterizedType.getActualTypeArguments();
for (Type type2 : actualTypeArguments) {
System.out.println(type2);
}
}
}
System.out.print("List Content: ");
System.out.println(list);
}
在修改的show方法中，首先通过getDeclaredMethods()方法获取到了show方法，然后通过getGenericParameterTypes()方法获取到了包括泛型的方法参数！
之后遍历方法参数数组，判断参数是否是泛型类型(type instanceof ParameterizedType)，如果当前参数类型是泛型类型，则强转为ParameterizedType，然后通过getActualTypeArguments()方法获取声明的泛型类型(注意：是声明的泛型类型！)
最终输出：
----------- show method: ---------
Method 1:
java.util.List
Method 2:
java.util.List<?>
interface java.util.List
?
List Content: [GeneralTypeTest$GeneralTypeObject@30c7da1e, GeneralTypeTest$GeneralTypeObject@5b464ce8]
----------- show method: ---------
Method 1:
java.util.List
Method 2:
java.util.List<?>
interface java.util.List
?
List Content: []
从输出结果可以看出：使用这种方法获得的泛型类型是声明时的泛型类型，而不是运行时的泛型类型
如果把泛型声明的？改为GeneralTypeObject对于list有：
----------- show method: ---------
Method 1:
java.util.List
Method 2:
java.util.List<GeneralTypeTest$GeneralTypeObject>
interface java.util.List
class GeneralTypeTest$GeneralTypeObject
List Content: [GeneralTypeTest$GeneralTypeObject@36d64342, GeneralTypeTest$GeneralTypeObject@39ba5a14]
即获得的泛型属性是声明时的类型！
但是这里就有一个疑问了，为什么通过反射获取的是声明时的泛型类型，但是在调用println方法时，输出的不是Object，而是对应的类型呢？
这就涉及到Java中的编译优化了！
泛型是JDK 1.5的一项新增特性，其本质即是上面提到的Parametersized Type（参数化类型）。
在JDK 1.5以前，由于没有泛型，所以在使用HashMap的get方法时，返回的都是Object对象，这时由于Object可以是任何类型，所以就只有程序员和运行期的JVM才知道这个Object到底是什么类型。而在编译期间，编译器是无法检测这个Object强转是否成功，只能靠程序员来保证强转的正确性。
<br/>
在这种情况下，许多在编译期就可以解决的问题，被转移到了ClassCastException这类运行时异常！
为了解决这个问题，泛型应运而生！
在Java早期编译优化时，的确会将源码中的泛型擦拭，比如对于以下两个类型：
ArrayList<Integer>
ArrayList<String>
在Java中，就被认为是同一个类型。
<br/>
这与C#中的泛型有着本质的区别！
在C#中，源代码在编译之后不同的泛型类型会被不同的占位符替代，而Java全部被擦除！
在下面的例子中：
Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("Hello", "H");
System.out.println(map.get("Hello"));
如果把这段代码反编译之后，会发现泛型声明都消失了（IDEA还是很贴心的帮你加上了～）！
这段代码更像下面：
Map map = new HashMap();
map.put("Hello", "H");
System.out.println((String)map.get("Hello"));
即：擦除了泛型声明，并把所有的结果做了强转转换！
所以本质上：<font color="#f00">**Java的泛型是一种伪泛型，即前期编译时的语法糖，帮助你解决了大部分运行时才能判断的类型转换异常而已！**</font>
也正因为如此，在下面的重载场景下，其实是无法通过编译的：
private static void method(List<String> list) {}
private static void method(List<Integer> list) {}
但是在Sun JDK 1.6中，下面的两个方法是可以通过编译的：
private static String method(List<String> list) {
return "123";
}
private static int method(List<Integer> list) {
return 1;
}
<br/>
这是由于：
在编译期，这两个方法对于编译器来说（未擦除之前）显然是两个参数不同的方法，但是当擦除之后，在同一个Class文件中出现了同一个方法签名（返回值、方法名、方法参数）所以被拒绝；
而修改了返回类型之后，即可共存于同一个Class文件！
（这是非常危险的事情，很可能导致逻辑错误！）
需要注意的是，尽管在前期编译优化中，Java做了泛型擦除，但是还是保留了元数据。
这也是为什么通过泛型可以获取到源代码中声明的泛型类型，而在println中可以获取到运行时类型的原因：
<font color="#f00">**源代码中声明的泛型类型被保存在元数据中，而在泛型擦除的地方(println方法调用时)添加了强转转换！**</font>
到底是不是这样呢？我们来看看编译后的Class文件。
首先通过javac命令编译.java源文件：
javac GeneralTypeTest.java
然后通过javap -verbose命令查看编译的.class文件：
$ javap -verbose GeneralTypeTest.class
Classfile /home/zk/workspace/test/src/main/java/GeneralTypeTest.class
Last modified 2020年3月25日; size 2088 bytes
MD5 checksum a315127f7f34585e040b1af1501dee6c
Compiled from "GeneralTypeTest.java"
public class GeneralTypeTest
minor version: 0
major version: 55
flags: (0x0021) ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
this_class: #2 // GeneralTypeTest
super_class: #27 // java/lang/Object
interfaces: 0, fields: 2, methods: 3, attributes: 3
Constant pool:
#1 = Methodref #27.#56 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Class #57 // GeneralTypeTest
#3 = Methodref #2.#56 // GeneralTypeTest."<init>":()V
#4 = Class #58 // java/util/ArrayList
#5 = Methodref #4.#56 // java/util/ArrayList."<init>":()V
#6 = Fieldref #2.#59 // GeneralTypeTest.list:Ljava/util/List;
#7 = Fieldref #2.#60 // GeneralTypeTest.list2:Ljava/util/List;
#8 = Class #61 // GeneralTypeTest$GeneralTypeObject
#9 = Methodref #8.#56 // GeneralTypeTest$GeneralTypeObject."<init>":()V
#10 = InterfaceMethodref #47.#62 // java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
#11 = Methodref #2.#63 // GeneralTypeTest.show:(Ljava/util/List;)V
#12 = Fieldref #64.#65 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
#13 = String #66 // ----------- show method: ---------
#14 = Methodref #67.#68 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
#15 = Methodref #69.#70 // java/lang/Class.getDeclaredMethods:()[Ljava/lang/reflect/Method;
#16 = String #71 // Method 1:
#17 = Methodref #48.#72 // java/lang/reflect/Method.getParameterTypes:()[Ljava/lang/Class;
#18 = Methodref #69.#73 // java/lang/Class.getTypeName:()Ljava/lang/String;
#19 = String #74 // Method 2:
#20 = Methodref #48.#75 // java/lang/reflect/Method.getGenericParameterTypes:()[Ljava/lang/reflect/Type;
#21 = Methodref #67.#76 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
#22 = Class #77 // java/lang/reflect/ParameterizedType
#23 = InterfaceMethodref #22.#78 // java/lang/reflect/ParameterizedType.getRawType:()Ljava/lang/reflect/Type;
#24 = InterfaceMethodref #22.#79 // java/lang/reflect/ParameterizedType.getActualTypeArguments:()[Ljava/lang/reflect/Type;
#25 = String #80 // List Content:
#26 = Methodref #67.#81 // java/io/PrintStream.print:(Ljava/lang/String;)V
#27 = Class #82 // java/lang/Object
#28 = Utf8 GeneralTypeObject
#29 = Utf8 InnerClasses
#30 = Utf8 list
#31 = Utf8 Ljava/util/List;
#32 = Utf8 Signature
#33 = Utf8 Ljava/util/List<LGeneralTypeTest$GeneralTypeObject;>;
#34 = Utf8 list2
#35 = Utf8 Ljava/util/List<*>;
#36 = Utf8 <init>
#37 = Utf8 ()V
#38 = Utf8 Code
#39 = Utf8 LineNumberTable
#40 = Utf8 main
#41 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
#42 = Utf8 Exceptions
......
{
public GeneralTypeTest();
descriptor: ()V
flags: (0x0001) ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 7: 0
public static void main(java.lang.String[]) throws java.lang.Exception;
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=3, locals=2, args_size=1
0: new #2 // class GeneralTypeTest
3: dup
4: invokespecial #3 // Method "<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: new #4 // class java/util/ArrayList
12: dup
13: invokespecial #5 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
16: putfield #6 // Field list:Ljava/util/List;
19: aload_1
20: new #4 // class java/util/ArrayList
23: dup
24: invokespecial #5 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
27: putfield #7 // Field list2:Ljava/util/List;
30: aload_1
31: getfield #6 // Field list:Ljava/util/List;
......
LineNumberTable:
line 14: 0
line 15: 8
line 16: 19
line 18: 30
line 19: 47
line 24: 64
line 25: 72
line 26: 80
Exceptions:
throws java.lang.Exception
}
SourceFile: "GeneralTypeTest.java"
NestMembers:
GeneralTypeTest$GeneralTypeObject
<br/>
补充：
也可以通过vim打开.class文件，并通过<font color="#f00">**使用命令`:%!xxd`,即可转变为16进制显示**</font>
在Constant pool中的确可以看到泛型的内容，如：#33 = Utf8 Ljava/util/List<LGeneralTypeTest$GeneralTypeObject;>;
这也是我们通过反射获取的类型，至于能否通过反射获取真正的运行时类型，我的答案是：不能！
这也是通过Java中泛型的特性推断出来的。
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