在 Java 中,如何创建泛型对象与泛型数组 |
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创建泛型对象Java 8 之前:使用反射创建这种办法为什么可以创建泛型对象
在 Java 8 之后:使用 IoC 技术创建这种办法为什么可以创建泛型对象
创建泛型数组Java 8 之前:使用反射创建在 Java 8 之后:使用 IoC 技术创建测评
完整源代码总结
很多人应该很清楚,在 Java 中,是不能直接创建泛型对象和泛型数组的。原因是 Java 有类型擦除,任何泛型类型在擦除之后就变成了 Object 类型,因此创建泛型对象就相当于创建了一个 Object 类型的对象。创建 Object 类型的对象通常没有任何意义,所以直接创建泛型对象的行为被编译器禁止。泛型数组也是一样。 不能创建泛型对象,意味着下面的代码是非法的。 // 设 T 为已被“赋值”的泛型变量 T targetObject = new T(...); // 因为类型擦除,所以 new T(...) 会退化为 new Object(...)从某种意义上说,Java 实际上并没有真正实现泛型。Java 中的泛型只是基于面向对象语言共有的允许“向上引用”的语法而已。因为 Java 中所有的对象都直接或间接继承自 Object 类,所以基于这种技术的泛型变得可行。也因为这样,在 Java 中的很多情况下,可以使用 Object 类来代替使用泛型。 真正的泛型并不是无法实现的,例如 C++ 就已经实现了真正的泛型,它将其称为 模板。为什么 Java 不实现真正的泛型技术呢?第一,Java 与 C 家族的语言相比,Java 相对而言不是一个更注重算法的语言,因此使用泛型的场景不是太多。例如,Java 的语法默认支持的是浅拷贝。与动不动就调用 复制构造函数、=运算符重载函数 的 C++ 相比,Java 更喜欢直接复制对象的引用(指针)值,来重用之前的对象,因此,真正需要创建对象的情况不多。第二,真正实现泛型之后,之前涉及泛型的代码将不能用。对于市场占有率岌岌可危的 Java 的来说,将会极大地损失用户,带来灾难性的后果。 不过,由于 Java 还有其它丰富语法,因此这并不是没有办法。 创建泛型对象 Java 8 之前:使用反射创建在 Java 8 之前,使用反射就可以创建泛型对象。操作模板如下: 设 T 的某个构造器的参数分别为类 A、类 B 的对象。类 A、类 B 均有公有的无参数构造器,且 A、B 均不是泛型(变量): // classT 为已有 Class 对象,函数 getClassT 代表一个返回 Class 对象的函数 Class classT = getClassT(); // aObject 为已有对象,函数 getFirstParameter 代表一个返回 A 对象的函数 A aObject = getFirstParameter(); // bObject 为已有对象,函数 getSecondParameter 代表一个返回 B 对象的函数 B bObject = getSecondParameter(); // “通过类来获得类对象”:使用 T 的有参数构造器来创建对象 Object targetObj = classT .getConstructor(A.class, B.class) .newInstance(aObject, bObject); 这种办法为什么可以创建泛型对象为什么这样做可行呢?原因是,擦除的类在虚拟机中仍然保留有原先泛型的微弱记忆,因此如果使用反射技术就可以找到原先的类,并调用其构造函数来创建该类对象。这就相当于说,多年失散的父子可能第一眼不能相认,但仍然可以通过亲子鉴定来确定他们的关系。 在 Java 8 之后:使用 IoC 技术创建在 Java 8 之后,Java 终于有了久违的 lambda 表达式。使用 lambda 表达式及其变体也可以用于间接创建泛型对象。 有些读者可能对此不太理解,这里从一个简单的示例开始,最后来讲它的原理。 首先先定义一个示例类: package org.wangpai.genericcreator.model; public class DemoObject { public DemoObject() { this.msg = "本对象是使用无参构造器创建的"; } public DemoObject(String para1, String para2) { this.msg = para1 + para2; } private String msg = "这是 DemoObject"; public void show() { System.out.println(this.msg); } }注意:本 DemoObject 类有一个无参构造器。Java 8 提供了一个名为 Supplier 的泛型接口,它同时也是一个 函数式接口。它有一个无参方法 get 可用于返回一个泛型对象,条件是需要实现这个接口。这很简单,由于支持 lamdba 的语法,可以提供一种 构造器引用。就像这样。 public static T createGenericObject(Supplier genericObjectCreator) { return genericObjectCreator.get(); } DemoObject demoObject1 = GenericCreator.createGenericObject(DemoObject::new);前面有言,DemoObject 支持一个无参构造器,因此 Supplier 接口将使用这个构造器来创建 DemoObject 对象。 请注意,Supplier 接口本身没有任何魅力,它只是一个没有任何实现的接口,它也不是一个 native 方法。是我们提供了创建 DemoObject 对象的方法实现。因此,并一定非要使用 Supplier 接口,我们可以自己定义一个接口。 Supplier 接口的方法是无参的,所以它一般说来只能调用无参构造器,我们可以设计一个有参接口。 接口 package org.wangpai.genericcreator.model; @FunctionalInterface public interface DemoObjectConstructor { T constructor(String firstPara, String secondPara); }然后再提供它的 接口调用方法,以及 接口实现方法。 接口调用方法 public static T createGenericObject(DemoObjectConstructor genericObjectCreator, String firstPara, String secondPara) { return genericObjectCreator.constructor(firstPara, secondPara); } 接口实现方法 DemoObject demoObject2 = GenericCreator.createGenericObject( (firstPara, secondPara) -> new DemoObject(firstPara, secondPara), "本对象是使用两个参数的构造器创建的。", "编号 002");当然,也可以直接提供 构造器引用。 DemoObject demoObject3 = GenericCreator.createGenericObject(DemoObject::new, "本对象是使用两个参数的构造器创建的。", "编号 003");综合代码如下: package org.wangpai.genericcreator.test; import org.wangpai.genericcreator.model.DemoObject; import org.wangpai.genericcreator.model.GenericCreator; public class GenericObjectTest { public static void main(String[] args) { DemoObject demoObject1 = GenericCreator.createGenericObject(DemoObject::new); demoObject1.show(); DemoObject demoObject2 = GenericCreator.createGenericObject( (firstPara, secondPara) -> new DemoObject(firstPara, secondPara), "本对象是使用两个参数的构造器创建的。", "编号 002"); demoObject2.show(); DemoObject demoObject3 = GenericCreator.createGenericObject(DemoObject::new, "本对象是使用两个参数的构造器创建的。", "编号 003"); demoObject3.show(); } }运行结果如下: 本对象是使用无参构造器创建的 本对象是使用两个参数的构造器创建的。编号 002 本对象是使用两个参数的构造器创建的。编号 003 这种办法为什么可以创建泛型对象不是有类型擦除,为什么还可以创建泛型对象呢?注意,这并不与“不能直接创建泛型对象”所矛盾,这实际上是基于一种 IoC 技术。上面的泛型方法实际上自身并没有直接创建泛型对象,它只是调用了一个方法,而这个方法是我们在使用这个泛型方法时才实现,且这个方法也没有创建泛型对象,它创建的是具体类型的对象,所以这不矛盾。 IoC 需要函数式编程的支持。这种办法的原理其实就是构造这样的一个方法 A,这个方法 A 假定一个方法 B 会返回一个泛型对象,因此它可以直接使用方法 B 的返回值,也就是那个泛型对象,而不需要创建它。创建这个泛型对象是由方法 B 完成的,而方法 B 的实现是在要调用方法 A 时临时完成的。因此,这个办法实际上就是在调用方法 A 的这时,提供方法 B 的实现,而这个方法 B 会创建一个具体的非泛型对象并返回,从而表现得好像方法 A 可以创建泛型对象一样。 关于函数式编程,可见笔者的另一篇博客: Java 函数式编程入门:https://blog.csdn.net/wangpaiblog/article/details/122762637 能不能事先提供方法 B 的实现呢?不能。还是因为不能直接创建泛型对象,而又因为是泛型,所以无法知道需要创建的具体是哪个具体类的对象,所以只能在使用方法 A 时提供。因为在那时,方法 A 的使用者就知道了自己具体需要使用的类型是什么,因此就可以为其提供构造方法,这叫做泛型的实例化。 创建泛型数组有了前面的铺垫,现在就变得很简单。因为数组本质上也是一种特殊的对象类型,所以从本质上来讲,此处的办法与前面的原理是一样的,只是使用的 API 有所不同。 Java 8 之前:使用反射创建操作模板如下: // classArrayT 为已有 Class 对象,函数 getArrayClassT 代表一个返回目标数组所属的 Class 对象的函数 Class classArrayT = getArrayClassT(); // arrayLength 为已有 int 类型变量,函数 getArrayLength 代表一个返回所需数组长度的函数 int arrayLength = getArrayLength(); // 通过数组类型来创建空数组 T[] targetArray = (T[]) Array.newInstance(classArrayT.getComponentType(), arrayLength);示例如下: public static T[] createGenericArray(Class classArrayT, int arrayLength) { return (T[]) Array.newInstance(classArrayT.getComponentType(), arrayLength); } int length = 100; // demoArray 为空数组,不能直接使用,还需初始化其内各元素 Demo[] demoArray = GenericCreator.createGenericArray(Demo[].class, length);注意:这样创建之后,得到的是一个空有长度无内容的空数组,因此,后续使用该数组,还需要依次初始化该数组的各个元素。 在 Java 8 之后:使用 IoC 技术创建因为创建空数组不需要参数,所以创建泛型数组将会比前面创建泛型变量简单。此处不再需要自定义接口了,因为 JDK 已经提供了一个 IntFunction 接口,这个接口正好有一个 int 类型的参数。因此只需要提供它的 接口调用方法,然后直接传入一个数组的构造器即可。 接口调用方法 public static T[] createGenericArray(IntFunction genericArrayCreator, int arrayLength) { return genericArrayCreator.apply(arrayLength); } 接口实现方法 int length = 10; DemoObject[] demoArray1 = GenericCreator.createGenericArray(DemoObject[]::new, length);但是要注意,这样创建之后,得到的是一个空有长度无内容的空数组,因此,后续使用该数组,还需要依次初始化该数组的各个元素。 不是不能实现让数组在创建时初始化。为此,需要自行编写一个返回数组的 lambda 表达式。 int length = 10; DemoObject[] demoArray2 = GenericCreator.createGenericArray( arrayLength -> { DemoObject[] demoArray = new DemoObject[arrayLength]; for (int order = 0; order { DemoObject[] demoArray = new DemoObject[arrayLength]; for (int order = 0; order |
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