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Java 泛型和反射（15/30）

news 2024/10/30 17:41:01

Java 泛型和反射

1. Java 泛型

1.1 泛型类和泛型方法

泛型类

泛型方法

1.2 泛型的通配符

2. Java 反射

2.1 反射的基础

2.2 动态创建对象和调用方法

3. 泛型和反射的结合

3.1 类型擦除

总结与后续

Java 泛型和反射

泛型和反射是 Java 中的两个非常强大的特性，分别用于编写类型安全的代码和动态操作类与对象。泛型使得代码在编译时就能检测到类型错误，而反射则允许程序在运行时获取关于类的详细信息并操作它们。通过学习泛型和反射，开发者可以编写更加通用、灵活和强大的 Java 应用程序。本模块将详细介绍 Java 泛型的概念、使用方法以及反射的基本原理与应用。

1. Java 泛型

Java 的泛型（Generics）是一个用于编写类型安全和通用代码的工具。通过泛型，开发者可以在类、接口或方法中定义类型参数，以确保在使用时能够处理不同的数据类型，同时避免不必要的类型转换。

1.1 泛型类和泛型方法

泛型类

泛型类是具有类型参数的类，类型参数可以在创建对象时指定。

示例：泛型类

public class Box<T> {private T item;public void setItem(T item) {this.item = item;}public T getItem() {return item;}public static void main(String[] args) {Box<String> stringBox = new Box<>();stringBox.setItem("Hello World");System.out.println(stringBox.getItem());Box<Integer> intBox = new Box<>();intBox.setItem(123);System.out.println(intBox.getItem());}
}

在这个例子中，Box<T> 是一个泛型类，T 是类型参数。在使用时可以指定不同的类型，例如 String 或 Integer，从而使代码更加灵活。

泛型方法

泛型方法是带有类型参数的方法，允许方法在调用时指定不同的类型。

示例：泛型方法

public class GenericMethodExample {public static <T> void printArray(T[] array) {for (T element : array) {System.out.println(element);}}public static void main(String[] args) {Integer[] intArray = {1, 2, 3};String[] strArray = {"A", "B", "C"};printArray(intArray);printArray(strArray);}
}

在这个例子中，printArray 是一个泛型方法，它可以接受任何类型的数组，并将数组元素打印出来。

1.2 泛型的通配符

Java 提供了 通配符（Wildcard）来增强泛型的灵活性。

? 通配符：表示未知的类型。
上界通配符 <? extends T>：表示类型必须是 T 或其子类。
下界通配符 <? super T>：表示类型必须是 T 或其超类。

示例：使用通配符

import java.util.List;public class WildcardExample {public static void printList(List<? extends Number> list) {for (Number num : list) {System.out.println(num);}}public static void main(String[] args) {List<Integer> intList = List.of(1, 2, 3);List<Double> doubleList = List.of(1.1, 2.2, 3.3);printList(intList);printList(doubleList);}
}

在这个例子中，printList 方法使用上界通配符来接受任何类型为 Number 或其子类的列表。

2. Java 反射

反射（Reflection）是 Java 提供的一种机制，允许程序在运行时检查和操作类、方法、字段等信息。通过反射，开发者可以动态地创建对象、调用方法和修改字段值。

2.1 反射的基础

Java 反射的核心类是 Class，它表示运行时的类或接口。通过反射，开发者可以获取类的结构和方法信息。

示例：获取类的信息

public class ReflectionExample {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {Class<?> clazz = Class.forName("java.util.ArrayList");System.out.println("类名: " + clazz.getName());System.out.println("方法列表:");for (var method : clazz.getMethods()) {System.out.println(method.getName());}}
}

在这个例子中，我们使用 Class.forName() 方法获取了 ArrayList 类的 Class 对象，并打印了类名和方法列表。

2.2 动态创建对象和调用方法

反射不仅可以获取类的信息，还可以动态创建对象并调用方法。

示例：动态创建对象并调用方法

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;public class ReflectionInvocationExample {public static void main(String[] args) {try {// 获取类的引用Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.StringBuilder");// 动态创建对象Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor();Object stringBuilderInstance = constructor.newInstance();// 动态调用 append 方法Method appendMethod = clazz.getMethod("append", String.class);appendMethod.invoke(stringBuilderInstance, "Hello Reflection");// 调用 toString 方法Method toStringMethod = clazz.getMethod("toString");String result = (String) toStringMethod.invoke(stringBuilderInstance);System.out.println("结果: " + result);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

在这个例子中，我们使用反射动态创建了一个 StringBuilder 对象，并通过反射调用了其 append 和 toString 方法。

3. 泛型和反射的结合

在使用泛型时，由于 类型擦除 的存在，泛型类型在运行时被擦除为原始类型，这使得泛型和反射的结合变得复杂。

3.1 类型擦除

类型擦除 是指 Java 编译器在编译时会将泛型信息擦除，替换为它们的边界类型。例如，List<T> 会被擦除为 List，类型参数 T 会被替换为 Object 或其边界类型。

示例：类型擦除的影响

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class TypeErasureExample {public static void main(String[] args) {List<String> stringList = new ArrayList<>();List<Integer> intList = new ArrayList<>();System.out.println(stringList.getClass() == intList.getClass());  // 输出: true}
}

在这个例子中，stringList 和 intList 的 Class 对象相等，因为泛型类型在运行时被擦除为相同的原始类型 List。