Java中的Type类型详解
概述
在JDK1.5之前之一原始类型。此时，所有的原始类型都通过字节码文件类Class进行抽象。Class类的一个具体对象就代表一个指定的原始类型。
JDK1.5加入了泛型类，扩充了数据类型，从只有原始类型基础上扩充了 参数化类型、类型变量类型、通配符类型、泛型数组类型。
Type是Java语言中所有类型（Class）的公共父接口。
Type类关系图
从做到右依次是：Class（原始/基本类型）：实现了Type接口，GenericArrayType（泛型数组类型），ParameterizedType（参数化类型），WildcardType（通配符类型），TypeVariable（类型变量）。
- Class：不仅包括我们平常所指的类、枚举、数组、注解，还包括基本类型int、float等等。
- TypeVariable：比如List 中的T等。
- WildcardType：也叫做泛型表达式类型，例如List<? extends Number> 这种。
- ParameterizedType：就是我们平常所用到的泛型List、Map（注意和TypeVariable的区别，参数化类型表示的是List这样的一个整体而不是T）。
- GenericArrayType：泛型数组类型，并不是我们工作中所使用的数组String[]、Byte[]，这些都是Class，而是带有泛型的数组，即T[]。
Type接口本身算是一个标记接口，不提供任何需要复写的方法。
ParameterizedType 参数化类型
参数化类型，即平常用的泛型；例如：List、Map<K,V>等带有参数化的对象。
如何理解呢？
一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢？顾名思义，就是将类型由原来的具体的类型参数化（比如：List，T就是类型参数），类似于方法中的参数变量，此时类型也定义成参数形式（可以称之为类型形参），然后在使用/调用时传入具体的类型（类型实参）。
public interface ParameterizedType extends Type {// 获取类型内部的参数化类型，比如Map<K,V>里面的K,V类型;// 注意该方法只返回最外层的<>中的类型，无论该<>内有多少个<>。Type[] getActualTypeArguments();// 类的原始类型，一般都是ClassType getRawType();// 获取所有者类型（只有内部类才有所有者，比如Map.Entry的所有者就是Map）,如果不是内部类，返回null。Type getOwnerType();
}
具体用法
@Slf4j
public class ParameterizedTypeTest {private Map<String, ParameterizedTypeTest> map;private Set<String> setStr;private Class<?> clz;private Holder<String> holder;private List<String> listStr;private ArrayList<String> arrayList;private Map.Entry<String, String> entry;// 非参数化类型private String str;private Integer i;private Set set;private List list;static class Holder<V> {}public static void main(String[] args) {try {// 拿到所有的字段Field[] fields = ParameterizedTypeTest.class.getDeclaredFields();Arrays.stream(fields).forEach(item -> {if (item.getGenericType() instanceof ParameterizedType) {item.setAccessible(true);ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) item.getGenericType();log.info("{} :", item.getName());log.info("getActualTypeArguments: {}", Arrays.asList(parameterizedType.getActualTypeArguments()));log.info("getRawType: {}", parameterizedType.getRawType());log.info("getOwnerType: {}", parameterizedType.getOwnerType());} else {log.info("{} is not ParameterizedType", item.getName());}});} catch (Exception e) {log.info("exception:", e);}}
}
输出：
map :
getActualTypeArguments: [class java.lang.String, class com.study.concurrentprogramming.genericiy.ParameterizedTypeTest]
getRawType: interface java.util.Map
getOwnerType: null
setStr :
getActualTypeArguments: [class java.lang.String]
getRawType: interface java.util.Set
getOwnerType: null
clz :
getActualTypeArguments: [?]
getRawType: class java.lang.Class
getOwnerType: null
holder :
getActualTypeArguments: [class java.lang.String]
getRawType: class com.study.concurrentprogramming.genericiy.ParameterizedTypeTest$Holder
getOwnerType: class com.study.concurrentprogramming.genericiy.ParameterizedTypeTest
listStr :
getActualTypeArguments: [class java.lang.String]
getRawType: interface java.util.List
getOwnerType: null
arrayList :
getActualTypeArguments: [class java.lang.String]
getRawType: class java.util.ArrayList
getOwnerType: null
entry :
getActualTypeArguments: [class java.lang.String, class java.lang.String]
getRawType: interface java.util.Map$Entry
getOwnerType: interface java.util.Map
str is not ParameterizedType
i is not ParameterizedType
set is not ParameterizedType
list is not ParameterizedType
先看后面几个，发现即使是List，但是我们没给与泛型，它也不是ParameterizedType参数化类型，因此如果想成为泛型类型必须要指定泛型参数才行。
TypeVariable 类型变量
泛型信息在编译时会被转换成一个特定的类型，而TypeVariable就是用来反映在JVM编译该泛型前的信息。（通俗的讲，TypeVariable就是我们常用的List 、Map<K,V>中的T，K这种泛型变量）。
还可以对类型变量加上extends限定，这样会有类型变量对应的上限；值得注意的是，类型变量的上限可以有多个，必须使用&连接，例如：
List<T extends Number & Serializable>，其中&后必须是接口：
public interface TypeVariable<D extends GenericDeclaration> extends Type, AnnotatedElement {// 类型变量对应的上边界，如果没有指定上限，返回Object 可以有多个Type[] getBounds();// 获取类型变量所在类的Type，比如TypeVariableTest<T>类，getGenericDeclaration（）得到的就是TypeVariableTest。D getGenericDeclaration();// 获取类型变量在源码中定义的名称String getName();// JDK8新增的，获取注解类型的上限数组AnnotatedType[] getAnnotatedBounds();
}
具体用法
public class TypeVariableTest<K extends Number, T> {// K有指定上边界 Numberprivate K key;// T没有指定上边界,其默认上边界为Objectprivate T value;public static void main(String[] args) {TypeVariable<Class<TypeVariableTest>>[] typeParameters = TypeVariableTest.class.getTypeParameters();for (TypeVariable<Class<TypeVariableTest>> type : typeParameters) {int index = type.getBounds().length - 1;// 输出上边界System.out.println("---getBounds()-- " + type.getBounds()[index]);// 输出名称System.out.println("---getName()-- " + type.getName());// 输出所在的类的类型System.out.println("---getGenericDeclaration()-- " + type.getGenericDeclaration());}}
}
输出：
---getBounds()-- class java.lang.Number
---getName()-- K
---getGenericDeclaration()-- class com.study.concurrentprogramming.genericiy.TypeVariableTest
---getBounds()-- class java.lang.Object
---getName()-- T
---getGenericDeclaration()-- class com.study.concurrentprogramming.genericiy.TypeVariableTest
GenericArrayType 泛型数组类型
描述的是形如：A[]（参数化类型数组）或者T[]（类型变量数组）。
它的组成元素是ParameterizedType或TypeVariable类型。
无论从左向右右几个[]并列，这个方法仅仅脱去最右边的[]之后剩下的内容就作为这个方法的返回值。
public interface GenericArrayType extends Type {// 返回泛型数组中成员类型，即List<String>[]中的List<String>Type getGenericComponentType();
}
具体用法
public class GenericArrayTypeTest<T> {// 泛型数组类型private T[] value;private List<String>[] lists;// 非泛型数组类型private List<String> list;private T singleValue;public static void main(String[] args) {Field[] declaredFields = GenericArrayTypeTest.class.getDeclaredFields();Arrays.stream(declaredFields).forEach(field -> {field.setAccessible(true);// 输出当前变量是否为GenericArrayType类型System.out.println("Field: " + field.getName() + "; instanceof GenericArrayType: "+ (field.getGenericType() instanceof GenericArrayType));if (field.getGenericType() instanceof GenericArrayType) {// 输出泛型类型System.out.println("Field: " + field.getName() + "; getGenericComponentType():"+ ((GenericArrayType) field.getGenericType()).getGenericComponentType());}field.setAccessible(false);});}
}
输出：
Field: value; instanceof GenericArrayType: true
Field: value; getGenericComponentType():T
Field: lists; instanceof GenericArrayType: true
Field: lists; getGenericComponentType():java.util.List<java.lang.String>
Field: list; instanceof GenericArrayType: false
Field: singleValue; instanceof GenericArrayType: false
WildCardType 通配符类型
表示通配符类型，比如<?>，<? extends Number>等。
如果没有指定上边界，则默认Object，如果没有指定下边界，则默认为String。
public interface WildcardType extends Type {// 获得泛型表达式上边界，表达式中使用extendsType[] getUpperBounds();// 或者泛型表达式的下边界，表达式中使用superType[] getLowerBounds();
}
具体用法
public class WildcardTypeTest {// 使用通配符类型参数的方法public void testWildcardType(List<? extends OutputStream> outputStreams, List<? super InputStream> inputStreams,List<Integer> list, InputStream inputStream) {}public static void main(String[] args) {// 获取WildcardTypeTest类的所有方法（本例中是testWildcardType方法）Method[] declaredMethods = WildcardTypeTest.class.getDeclaredMethods();for (Method method : declaredMethods) {System.out.println("method name: " + method.getName());// 获取方法的所有参数类型Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();for (Type type : genericParameterTypes) {System.out.println("type: " + type.toString());// 如果不是参数化类型则直接continueif (!(type instanceof ParameterizedType)) {continue;}// 将当前类型强转为参数化类型并获取实际参数（即含有通配符的泛型类型）Type actualTypeArgument = ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments()[0];// 输出其是否为通配符类型System.out.println("type instanceof WildcardType: "+ (actualTypeArgument instanceof WildcardType));if (actualTypeArgument instanceof WildcardType) {int lowIndex = ((WildcardType) actualTypeArgument).getLowerBounds().length - 1;int upperIndex = ((WildcardType) actualTypeArgument).getUpperBounds().length - 1;// 输出上边界与下边界System.out.println("getLowerBounds(): " +(lowIndex >= 0 ? ((WildcardType) actualTypeArgument).getLowerBounds()[lowIndex] : "String")+ ";getUpperBounds(): " +(upperIndex >= 0 ? ((WildcardType) actualTypeArgument).getUpperBounds()[upperIndex] : "Object"));}}}}
}
输出：
method name: main
type: class [Ljava.lang.String;
method name: testWildcardType
type: java.util.List<? extends java.io.OutputStream>
type instanceof WildcardType: true
getLowerBounds(): String;getUpperBounds(): class java.io.OutputStream
type: java.util.List<? super java.io.InputStream>
type instanceof WildcardType: true
getLowerBounds(): class java.io.InputStream;getUpperBounds(): class java.lang.Object
type: java.util.List<java.lang.Integer>
type instanceof WildcardType: false
type: class java.io.InputStream
表达式中没有指定上限，默认都是有上限class java.lang.Object，但是没有默认下线。
泛型中使用&(并且)操作符
我们有时候可以看到泛型搭配上 & 的使用方式，比如：
public <R extends Enum<R> & BaseIntEnum> List<R> parse2Enums(...){...}
说明一点：& 不能用于 ? 通配符上（因为通配符不能放在泛型的申明上），& 只能放在泛型的声明上，比如类似这种：
// 泛型类上申明，约束泛型类变量class WildcardTypeT<T extends Comparable<T> & List<T> & Serializable> {}// 方法上申明public <R extends Enum<R> & Serializable> List<R> parse2Enums(){}
需要注意的是，&后面只能放置接口，不能是具体的类型，即使是Object也不行。
因此当需要多重约束的时候，可以使用&操作符，但是它不能用于super上 ，因为java有规定：
// 合法的class A<T extends Number & Serializable> {}// 不合法的class B<T super Number & Serializable>
原因参考：https://stackoverflow.com/questions/37411256/why-super-keyword-in-generics-is-not-allowed-at-class-level
与泛型有关的类型不能和原始类型统一到Class的原因
产生泛型擦除的原因
- 原始类型和新产生的类型都应该统一成各自的字节码文件类型对象。但是由于泛型不是最初Java中的成分，如果真的加入了泛型，涉及到JVM指令集的修改，这是非常致命的（简单的说就是Java要向下兼容，所以它的泛型是个加东西，只是语法层面的技术）。
- 泛型仅仅存在于编译阶段，当在JVM运行的过程中，于泛型相关的信息将会被擦除，如果List于List都将会在运行时被擦除成List这个类型。而类型擦除机制存在的原因正是因为如果在运行时存在泛型，那么将要修改JVM指令集，这是非常致命的。
- 我们其实可以通过定义类的方式，在类信息中保留泛型信息，从而在运行时获得这些泛型信息。
简而言之，Java的泛型擦除是有范围的，即类定义中的泛型是 不会 被擦除的。
引入Type的原因
原始类型会生成字节码文件对象，而泛型相关的类型不会生成与其相对应的字节码文件（因为泛型类型将会被擦除），因此，无法将泛型相关的新类型与class相统一。
因此为了程序的扩展性以及为了开放需要去反射操作这些类型，就引入了Type这个类型，并且新增了ParameterizedType、TypeVariable、GenericArrayType、WildcardType四个表示泛型相关的类型，再加上Class，这样就可以用Type类型的的参数来接收以上5种子类的实参或者返回值类型就是Type类型的参数。统一了与泛型有关的类型和原始类型Class。
总结
- Type是JDK5开始引入的，其引入主要是为了泛型，没有泛型之前，只有所谓的原始类型。此时，所有的原始类型都通过字节码文件类Class类进行抽象。Class类的一个具体对象就代表一个指定的原始类型。
- 泛型出现之后，也就扩充了数据类型。从只有原始类型扩充了参数化类型、类型变量类型、泛型数组类型，也就是Type的子接口。
- 那为什么没有统一到Class下，而是增加了一个Type呢？（Class是种类的意思，Type是类型的意思）。
- 是为了程序的扩展性，最终引入了Type接口作为Class、ParameterizedType、GenericArrayType、TypeVariable和WildcardType这几种类型的总的父接口。
- 这样实现Type类型参数接受以上五种子类实参或者返回值类型就是Type类型的参数，Type作为媒介统一处理原始类型和泛型相关类型。
List<T ? extends String>[]：这里List<T ? extends String>就是ParameterizedType，T是TypeVariable，T ? extends String是WildcardType（注意，WildcardType不是java类型，而是一个表达式），整个List<T ? extends String>[]就是GenericArrayType。
参考
https://cloud.tencent.com/developer/article/1497707
https://juejin.cn/post/6844903597977632776
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