Java高质量代码之 — 泛型与反射

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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?

Java代码???

1. publicstaticvoid?test(List??testParameter)?{??
2. ?
3. }??
4. ?
5. publicstaticvoid?test(List??testParameter)?{??
6. ?
7. }??

????? 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?

Java代码???

1. class?Test??{??
2. //编译不通过
3. private?T?t?=?new?T();??
4. //编译不通过
5. private?T[]?tArray?=?new?T[5];??
6. //编译通过
7. private?List??list?=??new?ArrayList?();??
8. }??

????? 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?

Java代码???

1. publicstaticvoid?main(String[]?args)?{??
2. //?编译不通过
3. ????List
4. //?or
5. ????List
6. }??

????? 上面代码的业务逻辑为有一组元素,但我不确定元素时整形还是浮点型,当我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?

Java代码???

1. publicstaticvoid?main(String[]?args)?{??
2. //Number?为Integer?和?Double?的公共父类
3. ????List??numberList?=??new?ArrayList?();??
4. ?
5. //使用通配符,代表实际类型是Number类型的子类
6. ????Listextends?Number>?numberList2?=?new?ArrayList?();??
7. //or
8. ????Listextends?Number>?numberList3?=?new?ArrayList?();??
9. }??

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?

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?

Java代码???

1. publicstatic???extends?User?&?Cashier>??void?CollectMoney(T?t){??
2. ?
3. }??

????? 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?



======================我是泛型和反射的分界线====================


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?
????? 1.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?

????? 2.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?

????? 3.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?

????? 4.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?

Java代码???

1. publicstaticvoid?main(String[]?args)?{??
2. ????Class??cls?=?User.?class;??
3. //获取类方法
4. ????cls.getDeclaredMethods();??
5. ????cls.getMethods();??
6. //获取类构造函数
7. ????cls.getDeclaredConstructors();??
8. ????cls.getConstructors();??
9. //获取类属性
10. ????cls.getDeclaredFields();??
11. ????cls.getFields();??
12. }??

????? 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?

Java代码???

1. publicstaticvoid?main(String[]?args)?throws?Exception?{??
2. ????Class??cls?=?User.?class;??
3. //创建对象
4. ????User?user?=?cls.newInstance();??
5. ?
6. //获取test方法
7. ????Method?method?=?cls.getDeclaredMethod("test");??
8. ?
9. //检查Accessible属性
10. if(!method.isAccessible()){??
11. ????????method.setAccessible(true);??
12. ????}??
13. ????method.invoke(user);??
14. }??

????? 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?

Java代码???

1. publicabstractclass?Test?{??
2. ?
3. publicfinalvoid?doSomething()?{??
4. ????????System.out.println("start...");??
5. ????????doInit();??
6. ????????System.out.println("end.....");??
7. ????}??
8. ?
9. protectedabstractvoid?doInit();??
10. }??

??? 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?

Java代码???

1. publicabstractclass?Test?{??
2. ?
3. publicfinalvoid?doSomething()?throws?Exception?{??
4. ?
5. ????????Method[]?methods?=?this.getClass().getDeclaredMethods();??
6. ????????System.out.println("start...");??
7. for?(Method?method?:?methods)?{??
8. if?(this.checkInitMethod(method))?{??
9. ????????????????method.invoke(this);??
10. ????????????}??
11. ????????}??
12. ????????System.out.println("end.....");??
13. ????}??
14. ?
15. privateboolean?checkInitMethod(Method?method)?{??
16. //?方法名初始是否为init
17. return?method.getName().startsWith("init")??
18. //?是否为public修饰
19. ????????????????&&?Modifier.isPublic(method.getModifiers())??
20. //?返回值是否为void
21. ????????????????&&?method.getReturnType().equals(Void.TYPE)??
22. //?是否没有参数
23. ????????????????&&?!method.isVarArgs()??
24. //?是否抽象类型
25. ????????????????&&?!Modifier.isAbstract(method.getModifiers());??
26. ????}??
27. }??

????? 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?


总结:?
????? 笔者在本文章中只从《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.?

Java高质量代码之 — 泛型与反射

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