Java泛型型別擦除問題

Aitozi發表於2022-05-17
Java泛型型別

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<String> 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;>;

參考

https://www.cnblogs.com/wuqinglong/p/9456193.html
https://stackoverflow.com/questions/3403909/get-generic-type-of-class-at-runtime
https://stackoverflow.com/questions/6624113/get-type-name-for-generic-parameter-of-generic-class
https://github.com/jhalterman/typetools

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