詳解Java泛型中型別擦除問題的解決方法

2022-05-17 16:00:07

以前就瞭解過Java泛型的實現是不完整的，最近在做一些程式碼重構的時候遇到一些Java泛型型別擦除的問題，簡單的來說，Java泛型中所指定的型別在編譯時會將其去除，因此List 和 List 在編譯成位元組碼的時候實際上是一樣的。因此java泛型只能做到編譯期檢查的功能，執行期間就不能保證型別安全。我最近遇到的一個問題如下:

假設有兩個bean類

/** Test. */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public static class Foo {
    public String name;
}
 
/** Test. */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public static class Dummy {
    public String name;
}

以及另一個物件

@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
@Data
public static class Spec<T> {
 
    public String spec;
 
    public T deserializeTo() throws JsonProcessingException {
        var mapper = new ObjectMapper();
        return (T) mapper.readValue(spec, Foo.class);
    }
}

可以看到Spec物件中儲存了以上兩種型別json序列化後的字串，並提供了方法將string spec 反序列化成相應的型別，比較理想的方式是在反序列化的方法中能夠獲取到引數型別 T 的實際型別，理論上執行時Spec型別是確定了，因此T也應該是確定的，但是因為型別擦除，所以實際上獲取不到他的型別。

按照以下嘗試通過((ParameterizedType) getClass().getGenericSuperclass()).getActualTypeArguments()獲取泛型型別，經過測試是獲取不到的

 @Test
    public void test() throws JsonProcessingException {
        var foo = new Foo("foo");
        var spec = new Spec<Foo>(mapper.writeValueAsString(foo));
        var deserialized = spec.deserializeTo();
        Assertions.assertTrue(deserialized instanceof Foo);
    }
 
    @NoArgsConstructor
    @AllArgsConstructor
    @Data
    public static class Spec<T> {
 
        public String spec;
 
        private Class<T> getSpecClass() {
            return (Class<T>)
                    ((ParameterizedType) getClass().getGenericSuperclass())
                            .getActualTypeArguments()[0];
        }
 
        public T deserializeTo() throws JsonProcessingException {
            var mapper = new ObjectMapper();
            System.out.println(spec);
            return (T) mapper.readValue(spec, getSpecClass());
        }
    }

會有以下的錯誤

java.lang.ClassCastException: class java.lang.Class cannot be cast to class java.lang.reflect.ParameterizedType (java.lang.Class and java.lang.reflect.ParameterizedType are in module java.base of loader 'bootstrap')

有兩種辦法來繞過這個問題

第一種比較簡單，就是在建立spec物件時，直接把型別的class傳進來，這樣就可以直接使用。

第二種是建立spec的子類中使用這個方法就可以獲取泛型的型別

@Data
public abstract static class AbstractSpec<T> {
 
    public String spec;
 
    public AbstractSpec(String spec) {
        this.spec = spec;
    }
 
    private Class<T> getSpecClass() {
        return (Class<T>)
                ((ParameterizedType) getClass().getGenericSuperclass())
                        .getActualTypeArguments()[0];
    }
 
    public T deserializeTo() throws JsonProcessingException {
        var mapper = new ObjectMapper();
        System.out.println(spec);
        return (T) mapper.readValue(spec, getSpecClass());
    }
}
 
public static class Spec extends AbstractSpec<Foo> {
    public Spec(String spec) {
        super(spec);
    }
}
 
@Test
public void test() throws JsonProcessingException {
    var foo = new Foo("foo");
    var spec = new Spec(mapper.writeValueAsString(foo));
    var deserialized = spec.deserializeTo();
    Assertions.assertTrue(deserialized instanceof Foo);
}

這裡spec類就可以順利的被反序列化。

這個和最開始失敗的case的差別就是新增了一個子類，主要的差別是getGenericSuperclass的返回值有差異，非子類的情況下，獲取到的是Object。

因此理論上子類Spec的型別資訊中，實際上是儲存了父類別中的型別引數資訊的，也就是例子中的Foo. 按照 https://stackoverflow.com/questions/42874197/getgenericsuperclass-in-java-how-does-it-work 的方式，可以檢視到Spec類的位元組碼中有相應的型別資訊。

$ javap -verbose ./org/apache/flink/kubernetes/operator/controller/GenericTest$Spec.class | grep Signature
  #15 = Utf8               Signature
        Start  Length  Slot  Name   Signature
Signature: #19                          // Lorg/apache/flink/kubernetes/operator/controller/GenericTest$AbstractSpec<Lorg/apache/flink/kubernetes/operator/controller/GenericTest$Foo;>;

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