问题：

在抽象超类中使用任何嵌套子类的泛型类型

沈栋

2023-03-14

假设您有以下抽象java类：

public abstract class AbstractRequestHandler<I,O> {
    I input;
    O output;
}

以及以下子类层次结构：

public abstract class AbstractUserRequestHandler<I extends User,O> extends AbstractRequestHandler<I,O>{...}
public abstract class AbstractUniversityRequestHandler<I extends UniversityUser> extends AbstractUserRequestHandler<I,String>{...}
public class StudentRequestHandler extends AbstractUniversityRequestHandler<Student>{...}
public class TeacherRequestHandler extends AbstractUniversityRequestHandler<Teacher>{...}

假设您需要在超类上的给定点使用泛型类型，例如，为了在构造函数上使用gson库将请求json反序列化到特定的请求对象，如下所示：

public AbstractRequestHandler(final String inputJson) {
        input = new Gson().fromJson(inputJson,typeOfI);
}

您需要变量“typeOfI”中的泛型I类型

是否有一个全局解决方案，允许获得由尊重以下约束的具体子类指定的泛型类型？

该类型是在运行时获取的，与子类的层次结构无关（这个问题的示例可能更复杂）
开发人员只需要定义泛型来扩展超类，而不需要在具体的子类（例如重写的方法或构造函数）的某处手动指定泛型类型

因此，如果您想定义一个新的具体子类，为泛型指定一个新值，您可以编写以下具体类，例如：

public class StudentRequestHandler extends AbstractUniversityRequestHandler<Student>{

    public StudentRequestHandler(String inputJson) {
        super(inputJson);
    }

}

我找到了以下解决方案，但它们不尊重所要求的解决方案约束。

解决方案可以是在超类上定义一个抽象方法，如下所示

protected abstract Type getRequestType();

然后在定义泛型的每个具体子类上实现它：

public class StudentRequestHandler extends AbstractUniversityRequestHandler<Student>{

    public StudentRequestHandler(String inputJson) {
        super(inputJson);
    }

    @Override
    protected Type getRequestType() {
        return Student.class;
    }
}

然后可以在目标超类的构造函数上使用getRequestType（）方法：

public AbstractRequestHandler(final String inputJson) {
        request = new Gson().fromJson(inputJson,getRequestType());
}

但是，即使不管子类的层次结构如何（尊重约束n°1），开发人员也应该在每个具体的子类上手动实现一个抽象方法。

如果层次结构是简单的，只有从目标超类扩展的直接子类，例如：

public class TeacherRequestHandler extends AbstractRequestHandler<Teacher,String>{...}

@nakus（https://stackoverflow.com/users/306602/naikus）在以下stackoverflowhtml" target="_blank">线程上提出了一个工作解决方案：在抽象超类中使用子类的泛型类型？

然而，如果具体类不是定义泛型的超类的直接子类（如在这个问题上提出的例子），这就不起作用了。

共有3个答案

赵高雅

2023-03-14

我认为一个可行的解决方案是扩展@naikus提出的方案。它只需要在构造函数的层次结构中上升。

import java.lang.reflect.ParameterizedType;

public abstract class AbstractRequestHandler<I,O> {

    protected I input;
    protected O output;

    protected Class<I> inputClass;
    protected Class<O> outputClass;

    protected AbstractRequestHandler() {
        Class<?> clazz = getClass();
        while (!clazz.getSuperclass().equals(AbstractRequestHandler.class)) {
            clazz = clazz.getSuperclass();
        }
        ParameterizedType genericSuperclass = (ParameterizedType) clazz.getGenericSuperclass();
        this.inputClass = (Class<I>) genericSuperclass.getActualTypeArguments()[0];
        this.outputClass = (Class<O>) genericSuperclass.getActualTypeArguments()[1];
    }
}

祁修平

2023-03-14

答案是：Java不支持具体化泛型，请参阅2004年的此功能请求，其中包含大量重复项。另请参见：

C#已经实现了泛型，Java没有
静态编程语言具体化泛型示例
Java泛型，类型擦除和Kotlin的具体化泛型

因此，除非您想切换到静态编程语言，否则您无能为力，因为Java中的泛型类型信息仅对编译器可用，而不是在运行时（实现泛型）。

如果你不喜欢这个答案，我很抱歉，但截至2020年初Java13，它仍然是正确的。

史烈

2023-03-14

编辑：在阅读了您的答案并测试了许多其他可能的情况后，我决定编辑您的代码并重新编写，以支持所有其他可能的边缘情况，包括跟踪深入嵌套在其他泛型类型中的泛型。

不幸的是，为了支持所有的情况，我们需要比你提供的代码多很多，泛型非常棘手，比如考虑这样的类：

private class SomeClass<A, B, C, D, E, F> {}

private class SomeConfusingClass<A> extends SomeClass<List<Void>[], List<? extends A>[], List<? extends A[][][]>[][][], List<? extends String[]>[], Map<List<? extends A[]>, A[][]>[], A> {}

private class TestClass extends SomeConfusingClass<Void> {}

为了开始这样做，我们需要有自己的java泛型类型实现，以便以后能够构造List这样的类型

private static class ResolvedGenericArrayType implements GenericArrayType {
    private final Type genericComponentType;

    ResolvedGenericArrayType(Type genericComponentType) {
        this.genericComponentType = genericComponentType;
    }

    @Override
    public Type getGenericComponentType() {
        return genericComponentType;
    }

    public String toString() {
        return getGenericComponentType().toString() + "[]";
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (o instanceof GenericArrayType) {
            GenericArrayType that = (GenericArrayType) o;
            return Objects.equals(genericComponentType, that.getGenericComponentType());
        } else
            return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hashCode(genericComponentType);
    }
}

private static class ResolvedParameterizedType implements ParameterizedType {
    private final Type[] actualTypeArguments;
    private final Class<?> rawType;
    private final Type ownerType;

    private ResolvedParameterizedType(Type rawType, Type[] actualTypeArguments, Type ownerType) {
        this.actualTypeArguments = actualTypeArguments;
        this.rawType = (Class<?>) rawType;
        this.ownerType = (ownerType != null) ? ownerType : this.rawType.getDeclaringClass();
    }

    public Type[] getActualTypeArguments() {
        return actualTypeArguments.clone();
    }

    public Class<?> getRawType() {
        return rawType;
    }

    public Type getOwnerType() {
        return ownerType;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof ParameterizedType)) {
            return false;
        }
        ParameterizedType that = (ParameterizedType) o;
        if (this == that)
            return true;
        Type thatOwner = that.getOwnerType();
        Type thatRawType = that.getRawType();
        return Objects.equals(ownerType, thatOwner) && Objects.equals(rawType, thatRawType) &&
                Arrays.equals(actualTypeArguments, that.getActualTypeArguments());
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Arrays.hashCode(actualTypeArguments) ^
                Objects.hashCode(ownerType) ^
                Objects.hashCode(rawType);
    }

    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        if (ownerType != null) {
            sb.append(ownerType.getTypeName());
            sb.append("$");
            if (ownerType instanceof ResolvedParameterizedType) {
                sb.append(rawType.getName().replace(((ResolvedParameterizedType) ownerType).rawType.getName() + "$", ""));
            } else
                sb.append(rawType.getSimpleName());
        } else
            sb.append(rawType.getName());
        if (actualTypeArguments != null) {
            StringJoiner sj = new StringJoiner(", ", "<", ">");
            sj.setEmptyValue("");
            for (Type t : actualTypeArguments) {
                sj.add(t.getTypeName());
            }
            sb.append(sj.toString());
        }
        return sb.toString();
    }
}

private static class ResolvedWildcardType implements WildcardType {
    private final Type[] upperBounds;
    private final Type[] lowerBounds;

    public ResolvedWildcardType(Type[] upperBounds, Type[] lowerBounds) {
        this.upperBounds = upperBounds;
        this.lowerBounds = lowerBounds;
    }

    public Type[] getUpperBounds() {
        return upperBounds.clone();
    }

    public Type[] getLowerBounds() {
        return lowerBounds.clone();
    }

    public String toString() {
        Type[] lowerBounds = getLowerBounds();
        Type[] bounds = lowerBounds;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        if (lowerBounds.length > 0)
            sb.append("? super ");
        else {
            Type[] upperBounds = getUpperBounds();
            if (upperBounds.length > 0 && !upperBounds[0].equals(Object.class)) {
                bounds = upperBounds;
                sb.append("? extends ");
            } else
                return "?";
        }
        StringJoiner sj = new StringJoiner(" & ");
        for (Type bound : bounds) {
            sj.add(bound.getTypeName());
        }
        sb.append(sj.toString());
        return sb.toString();
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (o instanceof WildcardType) {
            WildcardType that = (WildcardType) o;
            return Arrays.equals(this.getLowerBounds(), that.getLowerBounds()) && Arrays.equals(this.getUpperBounds(), that.getUpperBounds());
        } else
            return false;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        Type[] lowerBounds = getLowerBounds();
        Type[] upperBounds = getUpperBounds();
        return Arrays.hashCode(lowerBounds) ^ Arrays.hashCode(upperBounds);
    }
}

你基本上可以从JDK复制它们，然后做一些清理。

我们需要的下一个实用程序是一个函数，在最后验证我们是否做了所有正确的事情，比如我们不想返回Map

private static boolean isDefined(Type type) {
    if (type instanceof Class) {
        return true;
    }
    if (type instanceof GenericArrayType) {
        return isDefined(((GenericArrayType) type).getGenericComponentType());
    }
    if (type instanceof WildcardType) {
        for (Type lowerBound : ((WildcardType) type).getLowerBounds()) {
            if (!isDefined(lowerBound)) {
                return false;
            }
        }
        for (Type upperBound : ((WildcardType) type).getUpperBounds()) {
            if (!isDefined(upperBound)) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    if (!(type instanceof ParameterizedType)) {
        return false;
    }
    for (Type typeArgument : ((ParameterizedType) type).getActualTypeArguments()) {
        if (!isDefined(typeArgument)) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

简单的递归函数可以帮我们做到这一点。我们只需检查每个可能的泛型类型，并检查它的每个成员是否也被定义，除非我们会找到一些隐藏的TypeVariable，否则我们就没事了主功能可以与代码中的功能保持一致，我们只会在最后编辑该检查以使用我们的新功能：

public static Type getParameterizedType(Class<?> klass, Class<?> rootClass, int paramTypeNumber) throws GenericsException {

    int targetClassParametersNumber = rootClass.getTypeParameters().length;
    if (targetClassParametersNumber == 0) {
        throw new GenericsException(String.format("Target class [%s] has no parameters type", rootClass.getName()));
    } else if (targetClassParametersNumber - 1 < paramTypeNumber)
        throw new GenericsException(String.format("Target class [%s] has parameters type which index start from [0] to [%s]. You requested instead parameter with index [%s]", rootClass, paramTypeNumber - 1, targetClassParametersNumber));

    Type type = analyzeParameterizedTypes(klass, klass, rootClass, paramTypeNumber, null);
    if (!isDefined(type))
        throw new GenericsException(String.format("Parameter [%s] with index [%d] defined on class [%s] has not been valued yet on child class [%s]", type, paramTypeNumber, rootClass.getName(), klass.getName()));
    return type;
}

现在让我们来处理我们的主要问题

public static Type analyzeParameterizedTypes(final Class<?> klass, final Class<?> targetClass, final Class<?> rootClass, final int paramTypeNumber, Map<Integer, Type> childClassTypes) throws GenericsException {

函数中，begging保持不变，我们将所有TypeVariable收集到简单映射中，保留上一个类的上一个循环中已经收集到的信息。

    Type superclassType = klass.getGenericSuperclass();
    Map<TypeVariable<?>, Type> currentClassTypes = new HashMap<>();
    int z = 0;
    if (childClassTypes != null) {
        for (TypeVariable<?> variable : klass.getTypeParameters()) {
            currentClassTypes.put(variable, childClassTypes.get(z));
            z++;
        }
    }

然后我们有循环收集和提炼类型参数：

    Map<Integer, Type> superClassesTypes = new HashMap<>();
    if (superclassType instanceof ParameterizedType) {
        int i = 0;
        for (final Type argType : ((ParameterizedType) superclassType).getActualTypeArguments()) {
            if (argType instanceof TypeVariable) {
                superClassesTypes.put(i, currentClassTypes.containsKey(argType) ? currentClassTypes.get(argType) : argType);
            } else {
                superClassesTypes.put(i, refineType(klass, argType, currentClassTypesByName));
            }
            i++;
        }
    }

每个类型参数有2条路径，如果它是类型变量，我们只是继续跟踪它，如果它是其他任何东西，我们试图从任何可能的Type变量引用中“细化”它。这是这段代码最复杂的过程，这就是为什么我们需要上面所有这些类。我们从这个简单的递归调度方法开始，它处理所有可能的类型：

private static Type refineType(Type type, Map<TypeVariable<?>, Type> typeVariablesMap) throws GenericsException {
    if (type instanceof Class) {
        return type;
    }
    if (type instanceof GenericArrayType) {
        return refineArrayType((GenericArrayType) type, typeVariablesMap);
    }
    if (type instanceof ParameterizedType) {
        return refineParameterizedType((ParameterizedType) type, typeVariablesMap);
    }
    if (type instanceof WildcardType) {
        return refineWildcardType((WildcardType) type, typeVariablesMap);
    }
    if (type instanceof TypeVariable) {
        return typeVariablesMap.get(type);
    }
    throw new GenericsException("Unsolvable generic type: " + type);
}

以及在类型数组上运行它的小实用方法：

private static Type[] refineTypes(Type[] types, Map<TypeVariable<?>, Type> typeVariablesMap) throws GenericsException {
    Type[] refinedTypes = new Type[types.length];
    for (int i = 0; i < types.length; i++) {
        refinedTypes[i] = refineType(types[i], typeVariablesMap);
    }
    return refinedTypes;
}

每个类型都有自己的函数，或者如果它的TypeVariable，我们只从映射中获取一个解析的。请注意，这可能会返回null，我在这里没有处理它。这可以在以后改进。对于类，我们不需要做任何事情，所以我们可以直接返回类本身。

对于GenericArrayType，我们需要首先找出这样的数组可能有多少维（这也可以通过我们的refine方法中的递归来处理，但在我看来，这更难调试）：

private static int getArrayDimensions(GenericArrayType genericArrayType) {
    int levels = 1;
    GenericArrayType currentArrayLevel = genericArrayType;
    while (currentArrayLevel.getGenericComponentType() instanceof GenericArrayType) {
        currentArrayLevel = (GenericArrayType) currentArrayLevel.getGenericComponentType();
        levels += 1;
    }
    return levels;
}

然后我们要提取嵌套组件类型的数组，所以对于List

private static Type getArrayNestedComponentType(GenericArrayType genericArrayType) {
    GenericArrayType currentArrayLevel = genericArrayType;
    while (currentArrayLevel.getGenericComponentType() instanceof GenericArrayType) {
        currentArrayLevel = (GenericArrayType) currentArrayLevel.getGenericComponentType();
    }
    return currentArrayLevel.getGenericComponentType();
}

然后我们需要改进这种类型，所以我们的List

    Type arrayComponentType = refineType(getArrayNestedComponentType(genericArrayType), typeVariablesMap);

并使用改进的类型重建我们的泛型结构，因此我们创建了列表

private static Type buildArrayType(Type componentType, int levels) throws GenericsException {
    if (componentType instanceof Class) {
        return Array.newInstance(((Class<?>) componentType), new int[levels]).getClass();
    } else if (componentType instanceof ParameterizedType) {
        GenericArrayType genericArrayType = new ResolvedGenericArrayType(componentType);
        for (int i = 1; i < levels; i++) {
            genericArrayType = new ResolvedGenericArrayType(genericArrayType);
        }
        return genericArrayType;
    } else {
        throw new GenericsException("Array can't be of generic type");
    }
}

整个函数如下所示：

private static Type refineArrayType( GenericArrayType genericArrayType, Map<TypeVariable<?>, Type> typeVariablesMap) throws GenericsException {
    int levels = getArrayDimensions(genericArrayType);
    Type arrayComponentType = refineType(getArrayNestedComponentType(genericArrayType), typeVariablesMap);
    return buildArrayType(arrayComponentType, levels);
}

对于parameteredType要简单得多，我们只需优化类型参数，并使用这些优化的参数创建新的parameteredType实例：

private static Type refineParameterizedType(ParameterizedType parameterizedType, Map<TypeVariable<?>, Type> typeVariablesMap) throws GenericsException {
    Type[] refinedTypeArguments = refineTypes(parameterizedType.getActualTypeArguments(), typeVariablesMap);
    return new ResolvedParameterizedType(parameterizedType.getRawType(), refinedTypeArguments, parameterizedType.getOwnerType());
}

同样适用于通配符类型：

private static Type refineWildcardType(WildcardType wildcardType, Map<TypeVariable<?>, Type> typeVariablesMap) throws GenericsException {
    Type[] refinedUpperBounds = refineTypes(wildcardType.getUpperBounds(), typeVariablesMap);
    Type[] refinedLowerBounds = refineTypes(wildcardType.getLowerBounds(), typeVariablesMap);
    return new ResolvedWildcardType(refinedUpperBounds, refinedLowerBounds);
}

这就给我们留下了一个完整的分析函数，如下所示：

public static Type analyzeParameterizedTypes(final Class<?> klass, final Class<?> targetClass, final Class<?> rootClass, final int paramTypeNumber, Map<Integer, Type> childClassTypes) throws GenericsException {
    Type superclassType = klass.getGenericSuperclass();
    Map<TypeVariable<?>, Type> currentClassTypes = new HashMap<>();
    int z = 0;
    if (childClassTypes != null) {
        for (TypeVariable<?> variable : klass.getTypeParameters()) {
            currentClassTypes.put(variable, childClassTypes.get(z));
            z++;
        }
    }

    Map<Integer, Type> superClassesTypes = new HashMap<>();
    if (superclassType instanceof ParameterizedType) {
        int i = 0;
        for (final Type argType : ((ParameterizedType) superclassType).getActualTypeArguments()) {
            if (argType instanceof TypeVariable) {
                superClassesTypes.put(i, currentClassTypes.getOrDefault(argType, argType));
            } else {
                superClassesTypes.put(i, refineType(argType, currentClassTypes));
            }
            i++;
        }
    }

    if (klass != rootClass) {
        final Class<?> superClass = klass.getSuperclass();
        if (superClass == null)
            throw new GenericsException(String.format("Class [%s] not found on class parent hierarchy [%s]", rootClass, targetClass));
        return analyzeParameterizedTypes(superClass, targetClass, rootClass, paramTypeNumber, superClassesTypes);
    }
    return childClassTypes.get(paramTypeNumber);

}

用法示例：

private class SomeClass<A, B, C, D, E, F> {}
private class SomeConfusingClass<A> extends SomeClass<List<Void>[], List<? extends A>[], List<? extends A[][][]>[][][], List<? extends String[]>[], Map<List<? extends A[]>, A[][]>[], A> {}
private class TestClass extends SomeConfusingClass<Void> {}

public static void main(String[] args) throws Exception {
    System.out.println(GenericsUtils.getParameterizedType(TestClass.class, SomeClass.class, 0));
    System.out.println(GenericsUtils.getParameterizedType(TestClass.class, SomeClass.class, 1));
    System.out.println(GenericsUtils.getParameterizedType(TestClass.class, SomeClass.class, 2));
    System.out.println(GenericsUtils.getParameterizedType(TestClass.class, SomeClass.class, 3));
    System.out.println(GenericsUtils.getParameterizedType(TestClass.class, SomeClass.class, 4));
    System.out.println(GenericsUtils.getParameterizedType(TestClass.class, SomeClass.class, 5));
}

和结果：

java.util.List<java.lang.Void>[]
java.util.List<? extends java.lang.Void>[]
java.util.List<? extends java.lang.Void[][][]>[][][]
java.util.List<? extends java.lang.String[]>[]
java.util.Map<java.util.List<? extends java.lang.Void[]>, java.lang.Void[][]>[]
class java.lang.Void

完整的测试代码可以在这里找到：https://gist.github.com/GotoFinal/33b9e282f270dbfe61907aa830c27587或者在这里：https://github.com/GotoFinal/generics-utils/tree/edge-cases-1

基于OP原始答案代码，但涵盖了大多数边缘案例。

在抽象超类中使用任何嵌套子类的泛型类型

共有3个答案

相关问答

相关文章

相关阅读

相关工具

相关文档