Java 反射转换方法 ReturnType

Question

为了提供一些背景知识，我正在创建一个小的依赖注入器和运行解决将方法调用转换回它们的 return 类型的问题。一个最小的例子是：

public class MinimalExample {
    public static <T> void invokeMethod(Class<T> aClass) throws ReflectiveOperationException {
        Optional<Method> myOptMethod = resolveMethod(aClass);
        if (myOptMethod.isPresent()) {
            Method myMethod = myOptMethod.get();
            Object myInstance = myMethod.invoke(myMethod);
            doSomething(myMethod.getReturnType(), myMethod.getReturnType().cast(myInstance));
        }
    }

    private static <T> Optional<Method> resolveMethod(Class<T> aClass) {
        return Stream.of(aClass.getMethods())
                .filter(aMethod -> Modifier.isStatic(aMethod.getModifiers()))
                .filter(aMethod -> aMethod.getParameterCount() == 0)
                .findAny();
    }

    private static <U> void doSomething(Class<U> aClass, U anInstance) {
        // E.g. Map aClass to anInstance.
    }
}

这里的问题是 doSomething 需要用 Class<U>, U 调用，但由于 invoke 方法的通配符 return类型。

我可以将 doSomething 更改为 doSomething(Class<?> aClass, Object anInstance) 但是我失去了类型安全并且这不一定是调用该方法的唯一地方。

我的问题是：为什么编译器不能推断出它们具有相同的基础类型，U，给定显式转换？

编辑（2021 年 3 月 9 日）：

我通过反编译字节码的自由来查看为什么确实解决了类型问题。由于类型擦除，它们似乎是相同的调用。我猜想编译器不够聪明，无法在转换后推断它们是相同的捕获类型，需要类型绑定来帮助。

我添加了以下功能

private static <U> void doSomethingWithTypeBinding(Class<U> aClass, Object anObject) {
    doSomething(aClass, aClass.cast(anObject));
}

private static void doSomethingUnsafe(Class<?> aClass, Object anInstance) {}

我现在分别从第 15 行和第 16 行调用

doSomethingWithTypeBinding(myMethod.getReturnType(), myInstance);
doSomethingUnsafe(myMethod.getReturnType(), myMethod.getReturnType().cast(myInstance));

产生以下字节码：

L5
    LINENUMBER 15 L5
    ALOAD 2
    INVOKEVIRTUAL java/lang/reflect/Method.getReturnType ()Ljava/lang/Class;
    ALOAD 3
    INVOKESTATIC depinjection/handspun/services/MinimalExample.doSomethingWithTypeBinding (Ljava/lang/Class;Ljava/lang/Object;)V
L6
    LINENUMBER 16 L6
    ALOAD 2
    INVOKEVIRTUAL java/lang/reflect/Method.getReturnType ()Ljava/lang/Class;
    ALOAD 2
    INVOKEVIRTUAL java/lang/reflect/Method.getReturnType ()Ljava/lang/Class;
    ALOAD 3
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Class.cast (Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
    INVOKESTATIC depinjection/handspun/services/MinimalExample.doSomethingUnsafe (Ljava/lang/Class;Ljava/lang/Object;)V

// access flags 0xA
// signature <U:Ljava/lang/Object;>(Ljava/lang/Class<TU;>;TU;)V
// declaration: void doSomething<U>(java.lang.Class<U>, U)
private static doSomething(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/Object;)V
    L0
        LINENUMBER 30 L0
        RETURN
    L1
        LOCALVARIABLE aClass Ljava/lang/Class; L0 L1 0
        // signature Ljava/lang/Class<TU;>;
        // declaration: aClass extends java.lang.Class<U>
        LOCALVARIABLE anInstance Ljava/lang/Object; L0 L1 1
        // signature TU;
        // declaration: anInstance extends U
        MAXSTACK = 0
        MAXLOCALS = 2

// access flags 0xA
// signature <U:Ljava/lang/Object;>(Ljava/lang/Class<TU;>;Ljava/lang/Object;)V
// declaration: void doSomethingWithTypeBinding<U>(java.lang.Class<U>, java.lang.Object)
private static doSomethingWithTypeBinding(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/Object;)V
    L0
        LINENUMBER 33 L0
        ALOAD 0
        ALOAD 0
        ALOAD 1
        INVOKEVIRTUAL java/lang/Class.cast (Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/Object;
        INVOKESTATIC depinjection/handspun/services/MinimalExample.doSomething (Ljava/lang/Class;Ljava/lang/Object;)V
    L1
        LINENUMBER 34 L1
        RETURN
    L2
        LOCALVARIABLE aClass Ljava/lang/Class; L0 L2 0
        // signature Ljava/lang/Class<TU;>;
        // declaration: aClass extends java.lang.Class<U>
        LOCALVARIABLE anObject Ljava/lang/Object; L0 L2 1
        MAXSTACK = 3
        MAXLOCALS = 2

// access flags 0xA
// signature (Ljava/lang/Class<*>;Ljava/lang/Object;)V
// declaration: void doSomethingUnsafe(java.lang.Class<?>, java.lang.Object)
private static doSomethingUnsafe(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/Object;)V
    L0
        LINENUMBER 37 L0
        RETURN
    L1
        LOCALVARIABLE aClass Ljava/lang/Class; L0 L1 0
        // signature Ljava/lang/Class<*>;
        // declaration: aClass extends java.lang.Class<?>
        LOCALVARIABLE anInstance Ljava/lang/Object; L0 L1 1
        MAXSTACK = 0
        MAXLOCALS = 2

我们可以看到 INVOKEVIRTUAL 转换为 INVOKESTATIC 由于它们的运行时类型擦除看起来完全相同。

编辑（2021 年 3 月 12 日）：

@Holger , Method#getReturnType return 一个 Class<?>。因为它是通配符，所以从编译器的角度来看，该方法无法保证后续方法调用 returning a Class 具有相同的捕获类型。

Answer 1

首先调用是：

Object myInstance = myMethod.invoke(null);

myMethod 是 static（正如您已经在 resolveMethod 中找到的那样），因此您需要传递一个 null，否则您将需要一个实例，你没有。

然后修复您的示例，相当简单：

Method myMethod = myOptMethod.get();
Object myInstance = myMethod.invoke(null);

Class<?> cls = myMethod.getReturnType();
Object obj = myMethod.getReturnType().cast(myInstance);

doSomething(cls, obj);

该方法将定义更改为：

 private static <U> void doSomething(Class<? extends U> aClass, U anInstance) {....}

Answer 2

类型变量是编译器想象的产物：它们在编译后无法存活（擦除*）。最好将它们视为 linking things。仅在一个地方使用的类型变量永远是完全无用的；一旦它们出现在两个地方，这就很有用了：它可以让您 link 一起使用多种类型，表示出现次数相同。例如，您可以将 .add(Obj thingToAdd) 的参数类型和 .get(int idx) 的 return 类型绑定在一起以获得 java.util.List.

在这里，您想要 link myMethod.getReturnType 的 Class<X> 和 myInstance 变量。正如您所意识到的，这是不可能的，因为编译器 不知道 它们最终将成为同一类型。但是，通过调用 Class<X> 的 cast() 方法，我们解决了该部分问题。

但是您仍然需要某种类型的变量作为将事物联系在一起的工具，而您没有。 ? 类似于一次性使用的类型变量； Class<?> cls 和 myMethod.getReturnType().cast(myInstance)` 是 'different'吨。你需要一个类型变量。当然可以介绍一个：

private static <X> helper(Class<X> x, Object myInstance) {
    doSomething(x, x.cast(myInstance));
}

将此方法添加到您的代码中并调用此方法，而不是调用 doSomething。我们在此处创建的 <X> 用于将结果联系在一起。

*) 它们保留在 public 签名中，当然，但在其他任何地方，在运行时它们都被删除了。

您可以在此处使用另一个选项：doSomething 方法是 private，因此您可以完全控制它。因此，您可以只在其中移动演员表，这可以解决所有问题，或者，您可以这样写：

/** precondition: o must be an instance of c */
private static void doSomething(Class<?> c, Object o) {
}

因为是私有方法，引入前置条件就好了。您可以完全控制调用此方法的所有代码。如果你真的想要，你可以添加一个运行时检查（if (!c.isInstanceof(o)) throw new IllegalArgumentException("o not instance of c"); 在顶部），但是否值得这样做是 java 生态系统中私有方法的公开辩论。通常的结论是不要这样做，或者为此使用 assert 关键字。

注意：这有一些残暴的 null/optional 处理。如果找不到要解决的方法，你..只是默默地什么都不做？这就是 NPE 更好的原因：至少粗心的编码会导致异常而不是徒劳。

Java 反射转换方法 ReturnType

Java Reflection Casting Method ReturnType

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