泛型——优先考虑类型安全的异构容器

女爷i 2024-03-22 11:34 65阅读 0赞

jdk 本身提供的util 为了灵活性, 没有做太大的限制, 这种灵活性也可能导致数据的不安全

比如 Map 可以保存任何类型的数据, 为了保证数据一致性, 我们当然可以使用Map 本身的泛型, Map<K,V>

但是, 当我们需要保存不同类型的数据, 就只能用 Map<Object,Object>, 或者 干脆不要 泛型,只用 Map.

这样执行 map.put 没有问题, 可是map.get 就只能得到 Object 或者强转, 不安全,且代码对维护者阅读非常不友好, 必须保证所有 put 和 get 的时候使用某种约定保证数据 不会发生 ClassCastException

如果你用以下代码就会发生运行时异常

Map<Object,Object> map = new HashMap<>();
    map.put("1",1);
    map.put("2","2");
    
    Integer i1 = (Integer) map.get("1");
    Integer i2 =(Integer)  map.get("2"); // 这里就会发生异常, 因为 map 中保存的 "2" 对应的value 类型是Strring

为了避免这一类的现象, 维护者在阅读代码的时候, 必须肉眼追踪容器的所有相关代码. 确认put 进入的类型, 然后才能确认 get 的时候用什么类型去声明.

为了避免这种情况, 可以使用类型安全的异构容器

public class InstanceContainer {
        private InstanceContainer() {
        }
    
        private static final Map<Class<?>, Object> container = new ConcurrentHashMap<>();
    
        public static <T> void putInstance(Class<T> tClass, T instance) {
            Objects.requireNonNull(instance);
            // 如果需要避免重复 put
    //        if(container.containsKey(tClass)){
    //            throw new RuntimeException("实例已被管理");
    //        }
            container.put(tClass, instance);
        }
    
        public static <T> T getInstance(Class<T> tClass) {
            return tClass.cast(container.get(tClass));
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            putInstance(RestTest.class, new RestTest(1, "name", "key1"));
            RestTest instance = getInstance(RestTest.class);
    
    
            putInstance(SpringBoots.class,new SpringBoots());
            SpringBoots boots = getInstance(SpringBoots.class);
        }
    }

其思路就是 Map 虽然本身不限制, 允许 key 是String , value 是Integer 等其他类型

但我们可以通过封装他, 将put 和 get 包装后对外提供, 对外提供的时候, 设定好类型对应规则, 从而保证 key 和 value 的类型不会发生混乱

其思路就是 Map 虽然本身不限制, 允许 key 是String , value 是Integer 等其他类型

但我们可以通过封装它, 将put 和 get 包装后对外提供, 对外提供的时候, 设定好类型对应规则, 从而保证 key 和 value 的类型不会发生混乱

注意, 上面的方法并不是万无一失的

*  反射可以破坏私有修饰符, 从而在 container 中放入不符合规则的数据
 *  putInstance 和 getInstance 参数都有泛型 Class<T> . 但泛型本身是可以被忽略的, 调用者如果 使用不带泛型的参数, 一样导致警告, 甚至是异常
 *  List<T> 和 List<E> 本质上是一回事(本质上 java 的泛型是编译泛型, 运行时泛型会被抹去), 所以 ,我们保存 RestTest 和 RestTest\[\] 都可以正常保证类型安全,. 但无法安全保存 List<RestTest>

对于以上问题, 有些只是理论上的问题, 比如反射问题, 如果任何代码都考虑反射, 那我们现在的软件大部分都无法处理了, 这种问题几乎可以说是无解的, 除非 jdk 本身未来给我们解决方案

对于第二条 参数泛型问题, 需要针对实际情况. 如果是内部 api ,则只需要做好 code review 和 注释, 要求调用者不要使用原生Class ,既然提供了泛型接口, 就是让你用泛型来处理问题的. 如果是对外提供的 api , 无法保证调用者对 api 的熟悉程度, 可能无意导致错误, 这时候可以考虑进行 运行时检查, 比如通过 instance.getClass 来检查 Class 是否符合标准

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当然,我们也可以考虑从方法本身考虑解决这一类问题

// 不让调用者任意传参 Class ,而是我们自己获取他的 Class ,保证肯定一致
    public static <T> void putInstance(T instance) {
            Objects.requireNonNull(instance);
            // 如果需要避免重复 put
    //        if(container.containsKey(tClass)){
    //            throw new RuntimeException("实例已被管理");
    //        }
            container.put(instance.getClass(), instance);
    }

对于 List<T> Set<T> 这一类的问题, 目前还没有合适的完美处理办法, 因为 List 本身是无限制的, 使用者完全可以在 List 中同时保存 Integer String User 等各种类型, 并且即便你的方法参数声明了泛型, 调用者也可以无视泛型, 直接用原生类型 List Set , 所以这一类问题 , 目前只能将方法参数化, 配合合适的注释和对于性能的实际要求考虑是否进行运行时检查

因为java 的泛型不是真正的泛型, 所以会出现泛型的类型安全问题, 对于这种问题, 我们可以考虑将 k 和 v 都绑定一致的 泛型, 尽量从源头避免类型安全问题, 同时这也是提醒我们, 养成良好的代码和注释习惯 , 这一点能帮你避免很多问题