一起聊聊Java泛型与泛型通配符的相关知识

    本文是关于java泛型以及泛型的通配符的相关知识分享，因为泛型的支持是编译器支持，字节码加载到虚拟机的时候泛型信息已经被擦除，所以泛型不支持一些运行时特性，详细内容如下。

一起聊聊Java泛型与泛型通配符的相关知识

泛型不是运行时特性

我们这里依然说的是Open JDK

因为泛型的支持是编译器支持，字节码加载到虚拟机的时候泛型信息已经被擦除，所以泛型不支持一些运行时特性。所以要注意有些写法将编译不过，比如new。

如下，类Plate<T>是带泛型的类，如下演示，

new Plate(...)
new Plate<T>(...)
class Plate<T> {
    T item;
    public Plate(T t) {
        new T();//是错误的，因为T是一个不被虚拟机所识别的类型，最终会被编译器擦除转为Object类给到虚拟机
        item = t;
    }
    public void set(T t) {
        item = t;
    }
    public T get() {
        return item;
    }
}

泛型T不能被new，因为T是一个不被虚拟机所识别的类型。

泛型通配符

存在三种形式的用通配符的泛型变量表达,分别是：

●  <? extends A>: C<? extends A> c，c中的元素类型都是A或者A的子类

●  <? super B>:C<? super B> c，c中的元素类型是B或者B的父类

●  <?>：C<?> c，c中的元素类型不确定

具体是什么意思以及怎么使用，我们一起来看看吧～

上界通配符

在面向对象编程领域，我们认为基类base在最上层。从继承树的角度来看，Object类处于最上层。

所以我们将这样的表达<? extends T>称为上界通配符。

<? extends T>表示T或继承T类型的任意泛型类型。

先看下面这个例子.

Sping Webmvc中的RequestBodyAdvice

public interface RequestBodyAdvice {
   /**
    * Invoked first to determine if this interceptor applies.
    * @param methodParameter the method parameter
    * @param targetType the target type, not necessarily the same as the method
    * parameter type, e.g. for {@code HttpEntity<String>}.
    * @param converterType the selected converter type
    * @return whether this interceptor should be invoked or not
    */
   boolean supports(MethodParameter methodParameter, Type targetType,
         Class<? extends HttpMessageConverter<?>> converterType);
   ...
}

在ping Webmvc中，RequestBodyAdvice用来处理http请求的body，supports用来判断是否支持某种参数类型到HttpMessage请求的转换。

HttpMessageConverter是一个接口，比如支持Body为Json格式的JsonViewRequestBodyAdvice类，实现如下：

@Override
public boolean supports(MethodParameter methodParameter, Type targetType,
      Class<? extends HttpMessageConverter<?>> converterType) {
   return (AbstractJackson2HttpMessageConverter.class.isAssignableFrom(converterType) &&
         methodParameter.getParameterAnnotation(JsonView.class) != null);
}

使用AbstractJackson2HttpMessageConverter来处理JsonView,Jackson2库是流行的Java JSON解析库之一，也是Springboot自带的HttpMessageConverter.

不同的使用方可以自己定义不同类型的Advice，便使得能支持非常多的参数类型比如xml，那么sping-webmvc的功能也就更加灵活通用了，可以将很多Type通过不同的HttpMessageConverter翻译为不同的HttpInputMessage请求。如下所示，

@Override
public HttpInputMessage beforeBodyRead(HttpInputMessage request, MethodParameter parameter,
      Type targetType, Class<? extends HttpMessageConverter<?>> converterType) throws IOException {
   for (RequestBodyAdvice advice : getMatchingAdvice(parameter, RequestBodyAdvice.class)) {
      if (advice.supports(parameter, targetType, converterType)) {
         request = advice.beforeBodyRead(request, parameter, targetType, converterType);
      }
   }
   return request;
}

通过getMatchingAdvice(parameter, RequestBodyAdvice.class)获得匹配的advice列表，遍历这个列表解析支持parameter的Advice得到HttpInputMessage类型的请求。

上界通配符的表达无法再set

使用上届通配符的表达方式无法再设置泛型字段,其实意思就是上界通配符不能改变已经设置的泛型类型，我们一起来看下这个demo。

@Test
void genericTest() {
    
    Plate<Apple> p = new Plate<Apple>(new Apple());
    p.set(new Apple());//可以set
      Apple apple = p.get();
       
    Plate<? extends Fruit> q = new Plate<Apple>(new Apple());
    
    Fruit fruit = q.get();
   
     q.set(new Fruit());//将编译错误
}

Plate<? extends Fruit>这种表达方式意味着java编译期只知道容器里面存放的是Fruit和它的派生类，具体是什么类型不知道，可能是Fruit、Apple或者其他子类， 编译器在p赋值以后，盘子里面没有标记为“Apple"，只是标记了一个占位符“CAP#1”（可以通过javap反编译字节码来严重），来表示捕获一个Fruit或者Fruit的子类。

但是不管是不是通配符的写法，泛型终究指的是一种具体的类型，而且被编译器使用了特殊的“CAP#1”，所以我们无法再重新设置这个字段了，否则就会出现类型不一致的编译错误了。

但这个特点对于用法来说并没有妨碍，框架使用上界通配符范型达到灵活扩展的目的。

下界通配符

接下来我们一起看下下界通配符，<? super T>表示T或T父类的任意类型，下界的类型是T。

语言陷阱

我们在理解上容易掉入一个陷阱，以为只可以设置Fruit或Fruit的基类。实际上Fruit和Fruit的子类才可以设置进去，让我们写一个单元测试来看看。

@Test
void genericSuperTest() {
    Plate<? super Fruit> p = new Plate<Fruit>(new Fruit());
    p.set(new Apple()); //ok,存取的时候可以存任意可以转为T的类或T
    p.set(new Object()); //not ok,无法 set Object
    Object object = p.get();//ok
    Fruit object = p.get();//not ok,super Fruit不是Fruit的子类
}

存取的时候可以存可以转为T的类或T，也就是可以设置Fruit或Fruit子类的类。

但是使用的时候必须使用object来引用。

spring-kafka的异步回调

现在，让我们看实际的一个例子。

SettableListenableFuture是spring 并发框架的一个类，继承自Future<T>，我们知道Future表示异步执行的结果，T表示返回结果的类型。ListenableFuture可以支持设置回调函数，如果成功了怎么处理，如果异常又如何处理。

在spring-kafka包里使用了SettableListenableFuture来设置异步回调的结果，kafka客户端调用 doSend发送消息到kafka队列之后，我们可以异步的判断是否发送成功。

public class SettableListenableFuture<T> implements ListenableFuture<T> {
  ...
   @Override
   public void addCallback(ListenableFutureCallback<? super T> callback) {
      this.settableTask.addCallback(callback);
   }
   @Override
   public void addCallback(SuccessCallback<? super T> successCallback, FailureCallback failureCallback) {
      this.settableTask.addCallback(successCallback, failureCallback);
   }
 ...

SettableListenableFuture有重载的addCallback函数，支持添加ListenableFutureCallback<? super T> callback和SuccessCallback<? super T> successCallback;当调用的异步方法成功结束的时候使用notifySuccess来触发onSuccess的执行，这个时候将实际异步执行的结果变成参数给callback调用。

private void notifySuccess(SuccessCallback<? super T> callback) {
   try {
      callback.onSuccess((T) this.result);
   }
   catch (Throwable ex) {
      // Ignore
   }
}

SuccessCallback是一个函数式接口，从设计模式的角度来看是一个消费者，消费<T>类型的result。ListenableFutureCallback同理。

public interface SuccessCallback<T> {
   /**
    * Called when the {@link ListenableFuture} completes with success.
    * <p>Note that Exceptions raised by this method are ignored.
    * @param result the result
    */
   void onSuccess(@Nullable T result);
}

为什么要用notifySuccess(SuccessCallback<? super T> callback)呢？

这是因为super能支持的范围更多，虽然实际产生了某一个具体类型的结果，比如kafka的send函数产生的结果类型为SendResult，其他的客户端可能使用其他的Result类型，但是不管是什么类型，我们在使用Spring的时候，可以对异步的结果统一使用Object来处理。

比如下面的这段代码，虽然是针对kafka客户端的。但对于其他的使用了Spring SettableListenableFuture的客户端，我们也可以在addCallback函数里使用Object来统一处理异常。

@SneakyThrows
    public int kafkaSendAndCallback(IMessage message) {
        String msg = new ObjectMapper().writeValueAsString(message);
        log.debug("msg is {}. ", msg);
        ListenableFuture send = kafkaTemplate.send("test", msg);
        addCallback(message, send);
        return 0;
    }
    private void addCallback(IMessage msg, ListenableFuture<SendResult<String, String>> listenableFuture) {
        listenableFuture.addCallback(
                new SuccessCallback<Object>() {
                    @Override
                    public void onSuccess(Object o) {
                        log.info("success send object = " + msg.getContentType() + msg.getId());
                    }
                },
                new FailureCallback() {
                    @Override
                    public void onFailure(Throwable throwable) {
                        log.error("{}发送到kafka异常", msg.getContentType() + msg.getId(), throwable.getCause());
                    }
                });
    }
}

声明某个条件的任意类型？

比如 Collection<E>类的这个函数，

@Override
public boolean removeAll(Collection<?> collection) {
  return delegate().removeAll(collection);
}

Collection的removeAll函数移除原集合中的一些元素，因为最终使用equals函数比较要移除的元素是否在集合内，所以这个元素的类型并不在意。

我们再看一个例子，LoggerFactory

public class LoggerFactory {
    public static Logger getLogger(Class<?> clazz) {
        return new Logger(clazz.getName());
    }
}

LoggerFactory可以为任意Class根据它的名字生成一个实例。

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