MyBatis源码实现之反射工具箱TypeParameterResolver

小灰灰 2022-04-24 09:38 150阅读 0赞

## 反射工具箱之TypeParameterResolver ##

**Type**

在开始介绍TypeParameterResolver 之前，先简单介绍一下Type接口的基础知识。Type 是  
所有类型的父接口，它有四个子接口和一个实现类，如图2-10 所示。

![在这里插入图片描述][20190422221255914.png]

下面来看这些子接口和子类所代表的类型。

*  Class 比较常见，它表示的是原始类型。Class 类的对象表示NM 中的一个类或接口，  
    每个Java 类在NM 里都表现为一个Class 对象。在程序中可以通过“类名.class ”、“对  
    象.getClass（）”或是“Class.forName(‘类名’)”等方式获取class对象。数组也被映射成  
    Class 对象，所有元素类型相同且维数相同的数组都共享同一个Class 对象。
 *  ParameterizedType 表示的是参数化类型，例如List<String＞ 、Map<Integer,String＞、  
    Service<User＞这种带有泛型的类型。  
    ParameterizedType 接口中常用的方法有三个，分别是：
    
     *  Type getRawType （）一一返回参数化类型中的原始类型，例如List<String ＞ 的原始类  
        型为List 。
     *  Type\[\] getActualTypeArguments （）一一获取参数化类型的类型变量或是实际类型列  
        表，例如Map<Integer, String＞ 的实际泛型列表Integer 和String 。需要注意的是，  
        该列表的元素类型都是Type ，也就是说，可能存在多层嵌套的情况。
     *  Type getOwnerType （）一一返回是类型所属的类型，例如存在A类，其中定义了  
        内部类InnerA<I＞ ，则InnerA<I＞ 所属的类型为A<T＞，如果是顶层类型则返回null 。  
        这种关系比较常见的示例是Map<K,V＞接口与Map .Entry＜K,V ＞接口， Map<K,V>  
        接口是Map.Entry＜K,V ＞接口的所有者。
 *  TypeVariable 表示的是类型变量，它用来反映在JVM编译该泛型前的信息。例如List  
    中的T就是类型变量，它在编译时需被转换为一个具体的类型后才能正常使用。  
    该接口中常用的方法有三个，分别是：
    
     *  Type\[\] getBounds （）一一获取类型变量的上边界，如果未明确声明上边界则默认为  
        Object 。例如class Test<K extends Person ＞ 中K 的上界就是Person 。
     *  D getGenericDeclaration（）一一获取声明该类型变量的原始类型，例如class Test<K  
        extends Person＞中的原始类型是Test 。
     *  String getNameO 一一获取在源码中定义时的名字，上例中为K 。
 *  GenericArrayType 表示的是数组类型且组成元素是ParameterizedType 或TypeVariable .  
    例如List<String＞［］或T［］ 。该接口只有Type getGenericComponentType （） 一个方法，它  
    返回数组的组成元素。
 *  WildcardType 表示的是通配符泛型，例如？ extends Number 和？ super Integer 。  
    WildcardType 接口有两个方法，分别是：
    
     *  Type\[\] getUpperBounds （）一一－返回泛型变量的上界。
     *  Type\[\] getLowerBounds（）一－返回泛型变量的下界。

**TypeParameterResolver**

介绍完Type接口的基础知识，我们回到对TypeParameterResolver 介绍。在对Reflector的  
分析过程中，我们看到了TypeParameterResolver 的身影，它是一个工具类，提供了一系列静态  
方法来解析指定类中的宇段、方法返回值或方法参数的类型。TypeParameterResolver 中各个静  
态方法之间的调用关系大致如图2-11 所示，为保持清晰，其中递归调用没有表现出来，在后面  
的代码分析过程中会进行强调。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zOTcyMzU0NA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

TypeParameterResolver 中通过resolveFieldType （）方法、resolveReturnType （） 方法、  
resolveParamTypes （）方法分别解析宇段类型、方法返回值类型和方法参数列表中各个参数的类型。  
这三个方法的逻辑基本类似，这里以resolveFieldType （）方法为例进行介绍，剩余两个方法请读  
者参考源码学习。TypeParameterResolver.resolveFieldType （）方法的具体实现如下：

public static Type resolveFieldType(Field field, Type srcType) {
        // 获取字段的声明类型
        Type fieldType = field.getGenericType();
        // 获取字段定义所在类的Class对象
        Class<?> declaringClass = field.getDeclaringClass();
        // 调用resolveType进行后续处理
        return resolveType(fieldType, srcType, declaringClass);
      }

注:

> getType()： 获取属性声明时类型对象（返回class对象）  
> getGenericType() ： 返回属性声的Type类型  
> getType() 和 getGenericType()的区别 ：  
> 1.首先是返回的类型不一样，一个是Class对象一个是Type接口。  
> 2.如果属性是一个泛型，从getType（）只能得到这个属性的接口类型。但从getGenericType（）还能得到这个泛型的参数类型。  
> 3.getGenericType（）如果当前属性有签名属性类型就返回，否则就返回 Field.getType()。

如图2-11所示，上述三个方法都会调用resolveType（） 方法，该方法会根据其第一个参数的  
类型，即字段、方法返回值或方法参数的类型，选择合适的方法进行解析。resolveType（）方法的  
第二个参数表示查找该字段、返回值或方法参数的起始位置。第三个参数则表示该字段、方法  
定义所在的类。TypeParameterResolver.resolveType（）方法代码如下：

private static Type resolveType(Type type, Type srcType, Class<?> declaringClass) {
        if (type instanceof TypeVariable) {
          // 解析TypeVariable类型(JVM编译该泛型前的信息。例如List<T>)
          return resolveTypeVar((TypeVariable<?>) type, srcType, declaringClass);
        } else if (type instanceof ParameterizedType) {
          // 解析ParameterizedType类型(表示的是参数化类型，例如List<String＞)
          return resolveParameterizedType((ParameterizedType) type, srcType, declaringClass);
        } else if (type instanceof GenericArrayType) {
          // 解析GenericArrayType(数组类型且组成元素是ParameterizedType 或TypeVariable .
          //                       例如List<String＞［］或T［］ )
          return resolveGenericArrayType((GenericArrayType) type, srcType, declaringClass);
        } else {
          // Class类型
          return type;
        }
        // 字段、返回值、参数不可能直接定义成WildcardType 类型，但可以嵌套在别的类型中，后面会分析到
      }

为了读者便于理解，这里通过一个示例分析resolveType（）方法，假设有三个类一－ClassA 、  
SubClassA 、TestType ，代码如下：

import com.sun.org.apache.xerces.internal.dom.PSVIAttrNSImpl;
    import org.apache.ibatis.reflection.TypeParameterResolver;
    import sun.reflect.generics.reflectiveObjects.ParameterizedTypeImpl;
    
    import java.lang.reflect.Field;
    import java.lang.reflect.ParameterizedType;
    import java.lang.reflect.Type;
    import java.util.HashMap;
    
    class classA<K, V> {
        protected HashMap<K, V> map;
    
        public HashMap<K, V> getMap() {
            return map;
        }
    
        public void setMap(HashMap<K, V> map) {
            this.map = map;
        }
    }
    
    class SubClassA<T> extends classA<T, T>{}
    
    class TestType {
        SubClassA<Long> aa = new SubClassA<>();
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            Field field = classA.class.getDeclaredField("map");
            System.out.println(field.getGenericType());
            System.out.println(field.getGenericType() instanceof ParameterizedType);
            System.out.println("-----------------------------");
    
            // 解析SubA<Long> ( ParameterizedType 类型）中的map 字段，注意： ParameterizedTypeimpl 是
            // 在sun.reflect.generics.reflectObjects包下的ParameterizedType 接口实现
            Type type = TypeParameterResolver.resolveFieldType(field, ParameterizedTypeImpl.make(SubClassA.class, new Type[]{Long.class}, TestType.class));
            System.out.println(type.getClass());
            System.out.println(type);
            // 输出：class org.apache.ibatis.reflection.TypeParameterResolver$ParameterizedTypeImpl
            // 注意， TypeParameterResolver$ParameterizedTypeImpl是ParameterizedType 接口的实现
    
            // ~~~
            // 也可以使用下面的方式生成上述ParameterizedType 对象，
            // 并调用TypeParameterResolver.resolveFieldType （）方法：
            // Type aaa = TestType.class.getDeclaredField("aa").getGenericType();
            // // com.gyoomi.parameterresolver.SubClassA<java.lang.Long>
            // Type type2 = TypeParameterResolver.resolveFieldType(field, TestType.class.getDeclaredField("aa").getGenericType());
            // System.out.println(type2);
            // ~~~
    
            ParameterizedType pType = (ParameterizedType) type;
            System.out.println(pType);
            System.out.println("----------------------------");
            System.out.println("rawType：" + pType.getRawType());
            System.out.println("ownerType：" + pType.getOwnerType());
            Type[] actualTypeArguments = pType.getActualTypeArguments();
            for (Type actualTypeArgument : actualTypeArguments) {
                System.out.println(actualTypeArgument);
            }
        }
    }

根据前面对Type 接口的介绍，上例中ClassA.map 字段声明的类型Map<K,V＞是  
ParameterizedType类型，resolveType（）方法会调用resolveParameterizedType（）方法进行解析。首  
先介绍resolveParameterizedType（）方法的参数： 第一个参数是待解析的ParameterizedType 类型；  
第二个参数是解析操作的起始类型：第三个参数为定义该字段或方法的类的Class 对象。在该  
示例中第一个参数是Map<K,V＞对应的ParameterizedType 对象，第二个参数是  
TypeText.SubA <Long＞对应的ParameterizedType 对象，第三个参数是ClassA （声明map 字段的  
类）相应的Class 对象。TypeParameterResolver.resolveParameterizedType （）方法代码如下：

private static ParameterizedType resolveParameterizedType(ParameterizedType parameterizedType, Type srcType, Class<?> declaringClass) {
        // 在该示例中，得到的原始类型class对象
        Class<?> rawType = (Class<?>) parameterizedType.getRawType();
        // 类型变量为K、V
        Type[] typeArgs = parameterizedType.getActualTypeArguments();
        // 用来保存解析后的结果
        Type[] args = new Type[typeArgs.length];
        
        // 循环解析K, V
        for (int i = 0; i < typeArgs.length; i++) {
          if (typeArgs[i] instanceof TypeVariable) { // 类型变量，JVM编译前的类型
            args[i] = resolveTypeVar((TypeVariable<?>) typeArgs[i], srcType, declaringClass);
          } else if (typeArgs[i] instanceof ParameterizedType) { // 泛型化的参数类型
            // 如果嵌套了ParameterizedType ，则调用resolveParameterizedType （）方法进行处理
            args[i] = resolveParameterizedType((ParameterizedType) typeArgs[i], srcType, declaringClass);
          } else if (typeArgs[i] instanceof WildcardType) { // 通配符的参数类型
            // 如果嵌套了WildcardType ，则调用resolveWildcardType（）方法进行处理
            args[i] = resolveWildcardType((WildcardType) typeArgs[i], srcType, declaringClass);
          } else { // Class类型
            args[i] = typeArgs[i];
          }
        }
        
        // TypeParameterResolver.ParameterizedTypeImpl是当前类一个内部类
        // 将解析结果封装成TypeParameterResolver 中定义的Parameter工zed Type 实现并返回，本例中args
        // 数组中的元素都是Long.class
        return new ParameterizedTypeImpl(rawType, null, args);
      }

TypeParameterResolver.resolveTypeVar（）方法负责解析TypeVariable ，本例会调用该方法解析  
SubClassA.map字段的K和V。在该示例中，第一个参数是类型变量K 对应的TypeVariable对  
象，第二个参数依然是TypeText.SubA<Long＞对应的ParameterizedType对象，第三个参数是  
ClassA（声明map 字段的类）对应的Class对象。TypeParameterResolver.resolveTypeVar（）方法的  
具体实现如下：

private static Type resolveTypeVar(TypeVariable<?> typeVar, Type srcType, Class<?> declaringClass) {
        Type result = null;
        Class<?> clazz = null;
        if (srcType instanceof Class) {
          clazz = (Class<?>) srcType;
          
        // 本例中SubA<Long＞是ParameterizedType类型，clazz为SubClassA对应的Class对象
        } else if (srcType instanceof ParameterizedType) {
          ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) srcType;
          clazz = (Class<?>) parameterizedType.getRawType();
        } else {
          throw new IllegalArgumentException("The 2nd arg must be Class or ParameterizedType, but was: " + srcType.getClass());
        }
        
        // 因为SubClassA 继承了ClassA且map 字段定义在ClassA 中，故这里的srcType与declaringClass
        // 并不相等。如果map 字段定义在SubClassA中，则可以直接结束对K的解析
        if (clazz == declaringClass) {
          Type[] bounds = typeVar.getBounds();
          if(bounds.length > 0) {
            return bounds[0];
          }
          return Object.class;
        }
        
        // 获取声明的父类类型,即ClassA<T，T ＞对应的ParameterizedType对象
        Type superclass = clazz.getGenericSuperclass();
        // 通过扫描父类进行后续解析，这是递归的入口
        result = scanSuperTypes(typeVar, srcType, declaringClass, clazz, superclass);
        if (result != null) {
          return result;
        }
    
        // 获取接口
        Type[] superInterfaces = clazz.getGenericInterfaces();
        for (Type superInterface : superInterfaces) {
          // 通过扫描接口进行后续解析，逻辑同扫描父类（略）
          result = scanSuperTypes(typeVar, srcType, declaringClass, clazz, superInterface);
          if (result != null) {
            return result;
          }
        }
        
        // 若在整个继承结构中都没有解析成功，则返回Object.class
        return Object.class;
      }

我们继续分析scanSuperTypes（）方法，该方法会递归整个继承结构井完成类型变量的解析。  
在该示例之中，第一个参数是K对应的TypeVariable 对象，第二个参数是TypeText.SubA  
对应的ParameterizedType 对象，第三个参数是ClassA（声明map字段的类）对应的Class 对象，  
第四个参数是SubClassA 对应的Class 对象，第五个参数是Class <T,T>对应的ParameterizedType  
对象。scanSuperTypes （）方法的具体实现如下：

private static Type scanSuperTypes(TypeVariable<?> typeVar, Type srcType, Class<?> declaringClass, Class<?> clazz, Type superclass) {
        Type result = null;
        
        // superclass 是ClassA<T ,T ＞对应的ParameterizedType 对象，条件成立
        if (superclass instanceof ParameterizedType) {
          ParameterizedType parentAsType = (ParameterizedType) superclass;
          // 原始类型是classA
          Class<?> parentAsClass = (Class<?>) parentAsType.getRawType();
          
          // map字段定义在classA类中条件成立
          if (declaringClass == parentAsClass) {
            // {T, T}
            Type[] typeArgs = parentAsType.getActualTypeArguments();
            // 在classA中定义的类型变量K, V
            TypeVariable<?>[] declaredTypeVars = declaringClass.getTypeParameters();
            for (int i = 0; i < declaredTypeVars.length; i++) {
              // 解析的目标类型是K
              if (declaredTypeVars[i] == typeVar) {
                if (typeArgs[i] instanceof TypeVariable) { // T是类型变量，条件成立
                  // SubClassA 只有一个类型交量T，且声明的父类是ClassA<T ,T ＞，本例中T被参数化为Long,则K参数化为Long
                  TypeVariable<?>[] typeParams = clazz.getTypeParameters();
                  for (int j = 0; j < typeParams.length; j++) {
                    if (typeParams[j] == typeArgs[i]) {
                      if (srcType instanceof ParameterizedType) {
                        result = ((ParameterizedType) srcType).getActualTypeArguments()[j];
                      }
                      break;
                    }
                  }
                } else {
                  // 如果SubClassA 继承了ClassA<Long, Long ＞，则typeArgs[i]不是TypeVariable 类型，直接返回Long.class
                  result = typeArgs[i];
                }
              }
            }
          } else if (declaringClass.isAssignableFrom(parentAsClass)) { // 继续解析父类，直到解析到定义该字段的类
            result = resolveTypeVar(typeVar, parentAsType, declaringClass);
          }
        } else if (superclass instanceof Class) { // 声明的父类不再含有类型变量且不是定义该字段的类，则继续解析
          if (declaringClass.isAssignableFrom((Class<?>) superclass)) {
            result = resolveTypeVar(typeVar, superclass, declaringClass);
          }
        }
        return result;
      }

为了便于读者理解scanSuperTypes （）方法的功能，图2-12 展示了scanSuperTypes（）方法解析  
类型变量的核心逻辑。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zOTcyMzU0NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

介绍完TypeParameterResolver.resolveTypeVar（）和resolveParameterizedType（） 两个方法之后，  
再来看resolveGenericArrayType（）方法，该方法负责解析GenericArrayType 类型的变量，它会根  
据数组元素的类型选择合适的resolve ＊（）方法进行解析，具体实现如下：

private static Type resolveGenericArrayType(GenericArrayType genericArrayType, Type srcType, Class<?> declaringClass) {
        // 获取数纽元素的类型
        Type componentType = genericArrayType.getGenericComponentType();
        Type resolvedComponentType = null;
        if (componentType instanceof TypeVariable) {
          // resolveTypeVar（）方法已经介绍过了，不再赘述
          resolvedComponentType = resolveTypeVar((TypeVariable<?>) componentType, srcType, declaringClass);
        } else if (componentType instanceof GenericArrayType) {
          // 逆归调用resolveGenericArrayType（） 方法
          resolvedComponentType = resolveGenericArrayType((GenericArrayType) componentType, srcType, declaringClass);
        } else if (componentType instanceof ParameterizedType) {
          // resolveParameterizedType （）方法已经介绍过了，不再赘述
          resolvedComponentType = resolveParameterizedType((ParameterizedType) componentType, srcType, declaringClass);
        }
        
        // 根据解析后的数组项类型构造返回类型
        if (resolvedComponentType instanceof Class) {
          return Array.newInstance((Class<?>) resolvedComponentType, 0).getClass();
        } else {
          return new GenericArrayTypeImpl(resolvedComponentType);
        }
      }

最后我们来看一下TypeParameterResolver.resolveWildcardType （）方法，该方法负责解析  
WildcardType 类型的变量。它首先解析WildcardType 中记录的上下界，然后通过解析后的结果  
构造WildcardTypeImpl对象返回。具体解析过程与上述resolve\*()方法类似，不再贴出代码了。

通过前面的分析可知，当存在复杂的继承关系以及泛型定义时，TypeParameterResolver 可  
以帮助我们解析字段、方法参数或方法返回值的类型，这是前面介绍的Reflector类的基础。

另外，MyBatis 源代码中提供了TypeParameterResolverTest 这个测试类，其中从更多角度测  
试了TypeParameterResolver的功能，感兴趣的读者可以参考该测试类的实现，可以更全面地了  
解TypeParameterResolver的功能。

[20190422221255914.png]: /images/20220216/7b5b834eb0b04390aba11906ae092a34.png
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