一、泛型的概念
1、基础案例
泛型在 Java 中的应用非常广泛，最常见则是在集合容器中，先看下基础用法：
public class Generic01 { public static void main(String[] args) { Map<Integer,String> map = new HashMap<>() ; map.put(88,"hello") ; // map.put("99","world") ; 输入编译错误 String value = map.get(88) ; // Integer value = map.get(88) ; 输出编译错误 System.out.println("value:"+value); }}
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声明一个 map 类型的容器，并且明确限定 key 和 value 的类型：分别为 Integer,String，这样显然不能体现特别之处，可以对比下面的用法：
Map newMap = new HashMap() ;newMap.put("hello","world");newMap.put(88,99);
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在不指定类型的情况下，键值对都默认为 Object 类型，这样的容器在使用的时候要时刻注意不同的 key 类型和取出的 value 值类型，并且 value 要做类型转换，相比之下泛型机制就很有必要。
可以看下 Map 接口的定义：
public interface Map<K,V> { V get(Object key); V put(K key, V value);}
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在 Map 接口中，<K,V>显然没有指定明确的类型，只是起到类型传递的作用，即 K 是 key 的类型，V 是 value 的类型，在上面的源码中描述的很清楚，结合上面案例，在 Map 对象声明的时候可以明确指定<K,V>的类型，也可以缺省为 Object 类型。
2、泛型描述
泛型即可以理解为把数据类型作为参数，即参数化类型，用来提高代码的安全性，灵活性，避免类型转换；代码简洁明了，同时对于程序的可扩展性起到至关重要的作用。
首先设计一个简单的顶层接口，只定义一个 callBack 方法，和对出入参数的简单逻辑设定，这种设计在 Java 的源码设计中随处可见，例如上面的集合体系：
/** * 基础接口设计 * @param <R> 返参类型 * @param <V> 入参类型 */interface CallBack<R,V> { /** * 回调方法：V 方法入参 ，R 方法返回值 */ R callBack (V v) ;}
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为了实现具体的业务，再基于顶层接口向下做扩展，这里声明两个扩展接口，作为具体业务类的接口：
/** * 扩展接口设计01 */interface ExtCallBack01<R extends Integer,V extends List<String>> extends CallBack<Integer,List<String>> { @Override Integer callBack (List<String> list) ;}/** * 扩展接口设计01 */interface ExtCallBack02<R extends Boolean,V extends Map<String,Long>> extends CallBack<Boolean,Map<String,Long>> { @Override Boolean callBack (Map<String,Long> map) ;}
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这样可以通过扩展接口去设计具体的业务类，提高程序的灵活可扩展性：
public class Generic02 { public static void main(String[] args) { new ExtCallBack01<Integer,List<String>>(){ @Override public Integer callBack(List<String> list) { list.add("hello"); return list.size(); } }; new ExtCallBack02<Boolean,Map<String,Long>> (){ @Override public Boolean callBack(Map<String, Long> map) { map.put("Fire",119L) ; return map.size()>0 ; } } ; }}
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通过上面这个案例，可以清楚的感觉到泛型机制的灵活和强大。
3、泛型本质
泛型虽然可以使用在类，接口，方法，参数等各个地方，但是其约束能力是在代码的编译期：
public class Generic03 { public static void main(String[] args) { DefEntry<String> defEntry1 = new DefEntry<>("hello") ; DefEntry<Long> defEntry2 = new DefEntry<>(999L) ; // Always True System.out.println(defEntry1.getClass()==defEntry2.getClass()); }}class DefEntry<T> { private T param ; public DefEntry (T param){ this.param = param ; }}
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编译过程中，会对泛型合法性作校验，校验成功编译的 class 文件没有泛型信息，即泛型擦除掉，通过一个简单的命令查看编译后的文件：
当然这也会带来安全问题：
public static void main(String[] args) throws Exception { Map<String, String> map = new HashMap<>(); Method method = HashMap.class.getDeclaredMethod("put", new Class[] { Object.class, Object.class }); method.invoke(map,888L, 999L); // {888=999} System.out.println(map); // java.lang.ClassCastException System.out.println(map.get(888L));}
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这里即通过反射的机制，绕开泛型，在 map 中放入程序语义上的非法值类型，在运行过程中获取值的时候才抛出类型转换异常。
二、反射机制
1、基础描述
反射机制可以在程序运行时获取类的完整结构信息，并且可以动态的操作属性和方法等。
对于反射机制的理解，必须要对类编译和 JVM 加载，运行时数据区有清楚的认识，这块内容可以移步 JVM 系列的文章。
通过运行时动态获取类的结构，然后动态的创建对象并操作属性和方法，这种方式在实际开发中并不多用，这样很明显会消耗 JVM 资源，并且会忽略一些封装导致安全问题，这在上面【1】中已经案例说明了。
2、反射的类库
java.lang.Class：Class 类
java.lang.reflect.Constructor：构造器
java.lang.reflect.Field：属性
java.lang.reflect.Method：方法
API 之 Class 对象
获取目标类型的 Class 对象常见方式，通过 Class 对象再获取相关结构信息，从而操作或者访问：
public static void main(String[] args) throws Exception { // Class对象回去 User user1 = new User(1,"name01") ; Class userClass1 = user1.getClass() ; Class userClass2 = Class.forName("com.java.reflect.User"); Class userClass3 = User.class ; System.out.println(User.class.getName()); System.out.println("userClass1==userClass2?"+(userClass1==userClass2)); System.out.println("userClass2==userClass3?"+(userClass2==userClass3)); // 类型创建和判断 Object object = User.class.newInstance() ; System.out.println("类型："+(object instanceof User)); System.out.println("类型："+(userClass3.isInstance(user1)));}
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输出结果：
这里有个注意点：通过 Class 对象的newInstance()方法，即基于 User 类的无参构造器，首先要求 User 类具有无参构造方法。
API 之 Constructor 构造器
Class 对象读取构造方法，可以分别获得全部构造方法，不同修饰类型的构造方法，或者根据构造参数类型指定获取：
public static void main(String[] args) throws Exception { Class userClass = User.class ; // 读取公共构造方法 Constructor[] userConArr = userClass.getConstructors(); printCon(userConArr); // 读取指定私有构造方法 Constructor privateCon = userClass.getDeclaredConstructor(Integer.class); System.out.println(privateCon); // 读取全部构造方法 userConArr = userClass.getDeclaredConstructors(); printCon(userConArr); // 调用公共构造方法创建对象 Constructor pubCon = userClass.getConstructor(Integer.class,String.class); Object pubUser = pubCon.newInstance(1,"hello") ; // 调用私有构造方法创建对象 Constructor priCon = userClass.getDeclaredConstructor(Integer.class); // 忽略private权限修饰符 priCon.setAccessible(Boolean.TRUE); Object priUser = priCon.newInstance(2) ; System.out.println(pubUser+"\n"+priUser);}public static void printCon (Constructor[] constructors){ for (Constructor constructor:constructors){ System.out.println(constructor); }}
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这里需要注意的是，通过调用setAccessible(Boolean.TRUE)方法，可以基于私有构造方法创建对象，这里明显违背了 Java 的基本设计原则，破坏代码的安全性。
API 之 Field 属性
Field 保证成员变量的属性，修饰符，值管理等相关操作：
public static void main(String[] args) throws Exception { Class userClass = User.class ; // 获取公共字段 Field[] pubArr = userClass.getFields() ; printField(pubArr); // 获取全部字段 Field[] fieldArr = userClass.getDeclaredFields() ; printField(fieldArr); // 获取指定字段 Field emailField = userClass.getField("email") ; Field nameField = userClass.getDeclaredField("name") ; printField(new Field[]{emailField,nameField}); // 创建对象并操作属性 Object userObj = userClass.newInstance() ; nameField.setAccessible(Boolean.TRUE); nameField.set(userObj,"world"); emailField.set(userObj,"test@email.com"); System.out.println("userObj:"+userObj);}/** * 打印成员变量信息 */public static void printField (Field[] fields){ for (Field field : fields){ System.out.println("声明："+field); UserAnno userAnno = field.getAnnotation(UserAnno.class) ; System.out.println("注解："+userAnno.desc()); String fieldName = field.getName() ; System.out.println("名称："+fieldName); Type type = field.getGenericType() ; System.out.println("类型："+type); }}
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注意这里获取 Type 类型信息，在有些特定的业务场景下还是十分有用的。
API 之 Method 方法
public static void main(String[] args) throws Exception { Class userClass = User.class ; // 获取所有公共方法[包括父类和Object类方法] Method[] pubMethods = userClass.getMethods() ; printMethod(pubMethods); // 获取全部方法 Method[] allMethods = userClass.getDeclaredMethods() ; printMethod(allMethods); // 获取指定方法 Method method = userClass.getMethod("parName",String.class) ; printMethod(new Method[]{method}); // 调用方法 Object userObj = userClass.newInstance() ; Method setId = userClass.getDeclaredMethod("setId", Integer.class); setId.invoke(userObj,99) ; Method setName = userClass.getDeclaredMethod("setName", String.class); setName.invoke(userObj,"java") ; Method sayHi = userClass.getDeclaredMethod("sayHi", String.class); sayHi.setAccessible(Boolean.TRUE); sayHi.invoke(userObj,"c++"); System.out.println(userObj);}/** * 打印方法信息 */public static void printMethod (Method[] methods){ for (Method method : methods){ System.out.println("定义："+method); System.out.println("命名："+method.getName()); UserAnno userAnno = method.getAnnotation(UserAnno.class) ; if (userAnno != null){ System.out.println("注解："+userAnno.desc()); } Type[] paramTypeArr = method.getParameterTypes(); for (int i=0 ; i< paramTypeArr.length; i++){ System.out.print("参数"+(i+1)+"类型："+paramTypeArr[i]+" ; "); } System.out.println("参数个数："+method.getParameterCount()); }}
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注意这里对方法的获取远远不止类本身定义的，包括从父类继承的，和 Java 基础 Object 类中的。
三、源代码地址
GitHub·地址https://github.com/cicadasmile/java-base-parentGitEE·地址https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
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