Java反射转换方法ReturnType

Question

为了提供一些背景知识，我正在创建一个小型依赖注入器，并在将方法调用转换回其返回类型时遇到了问题。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 方法的通配符返回类型，它目前正在用Class<capture of ?>, capture of ? 调用。

我可以将doSomething 更改为doSomething(Class<?> aClass, Object anInstance)，但是我失去了类型安全性，这不一定是调用该方法的唯一位置。

我的问题是：在显式转换的情况下，为什么编译器不能推断出它们具有相同的底层类型 U？

---

编辑（2021 年 3 月 9 日）：

我冒昧地对字节码进行了反编译，以了解为什么rzwitserloot's helper method 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。我猜编译器不够聪明，无法在强制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 直接转换为 INVOKESTATIC 看起来相同，因为它们的运行时类型擦除。

---

编辑（2021 年 3 月 12 日）：

@Holger pointed out in the comments, Method#getReturnType 返回一个 Class<?>。因为它是通配符，所以从编译器的角度来看，该方法不能保证后续方法调用返回具有相同捕获类型的 Class。

Answer 1

类型变量是编译器想象出来的：它们无法在编译后继续存在（擦除*）。最好将它们视为链接事物。永远只在一个地方使用的类型变量是完全没用的；一旦它们出现在两个地方，现在这很有用：它可以让您将类型的多种用法联系在一起，表示出现是相同的。例如，可以将.add(Obj thingToAdd)的参数类型和.get(int idx)的返回类型绑定在一起为java.util.List。

在这里，您要将myMethod.getReturnType 的Class<X> 与myInstance 变量链接在一起。正如您所意识到的，这是不可能的，因为编译器知道它们最终会是同一类型。但是，通过调用Class<X> 的cast() 方法，我们可以解决这部分问题。

但是您仍然需要一些类型变量来充当将事物联系在一起的工具，而您没有。 ? 类似于一次性使用型变量； Class<?> cls 和 myMethod.getReturnType().cast(myInstance)` 是“不同的”？s：是的，你的眼球可以看出它将是相同的类型，但 java 不能。你需要一个类型变量。你当然可以介绍一个：

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。

*) 当然，它们保留在公共签名中，但在其他任何地方，在运行时 - 它们都会被删除。

您可以在此处使用另一种选择：doSomething 方法是私有的，因此您可以完全控制它。因此，您可以只移动其中的演员表，这样可以解决所有问题，或者您可以这样编写：

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

由于它是私有方法，因此可以引入前提条件。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（顶部的if (!c.isInstanceof(o)) throw new IllegalArgumentException("o not instance of c");），但是否值得做是Java生态系统中私有方法的公开辩论。通常判断是不这样做，或者使用assert 关键字。

注意：这有一些糟糕的 null/可选处理。万一没有找到要解决的方法..只是默默地什么都不做？这就是 NPE 更好的原因：至少这样粗心的编码会导致异常，而不是徒劳无功。

Answer 2

首先调用的是：

Object myInstance = myMethod.invoke(null);

myMethod 是 static（正如您在 resolveMethod 中已经找到的那样），因此您需要传递一个 null，否则您将需要一个实例，而您没有。

然后修正你的例子，是相当微不足道的：

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) {....}