使用反射将子类类型传递给 Java 通用方法不会引发异常答案

【问题标题】：Passing Subclass Type to Java Generic Method with reflection throws no Exception使用反射将子类类型传递给 Java 通用方法不会引发异常
【发布时间】：2016-09-08 19:31:35
【问题描述】：

所以我在 Spring 中遇到了一个奇怪的错误，其中调用了一个抽象控制器方法并传递了一个类型系统不应该允许的对象。

这是一个演示错误的简单示例。

import org.junit.Test;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;

public class RandomJavaTesting
{
    public static class Animal {
    }

    public static class Cat extends Animal {
    }

    public static class AnimalManager<T extends Animal> {

        // This gets called and doesn't blow up
        public void add(T animal){
            // This will throw a class cast exception
            // Why does this blow up here for CatManager?
            this.callAdd(animal);
        }

        public void callAdd(T animal){

        }
    }

    public static class CatManager extends AnimalManager<Cat> {

        @Override
        public void callAdd(Cat animal)
        {
            // This will never run
        }
    }


    @Test
    public void callingGenericMethodWithSubClassType() throws InvocationTargetException, IllegalAccessException
    {

        CatManager manager = new CatManager();
        Animal animal = new Animal();
        AnimalManager.class.getDeclaredMethod("add", Animal.class).invoke(manager, animal);

    }
}

此测试给出以下异常：

java.lang.reflect.InvocationTargetException
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
        at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
        at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
        at RandomJavaTesting.callingGenericMethodWithSubClassType(RandomJavaTesting.java:44)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
        at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
        at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
        at org.junit.runners.model.FrameworkMethod$1.runReflectiveCall(FrameworkMethod.java:50)
        at org.junit.internal.runners.model.ReflectiveCallable.run(ReflectiveCallable.java:12)
        at org.junit.runners.model.FrameworkMethod.invokeExplosively(FrameworkMethod.java:47)
        at org.junit.internal.runners.statements.InvokeMethod.evaluate(InvokeMethod.java:17)
        at org.junit.runners.ParentRunner.runLeaf(ParentRunner.java:325)
        at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:78)
        at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:57)
        at org.junit.runners.ParentRunner$3.run(ParentRunner.java:290)
        at org.junit.runners.ParentRunner$1.schedule(ParentRunner.java:71)
        at org.junit.runners.ParentRunner.runChildren(ParentRunner.java:288)
        at org.junit.runners.ParentRunner.access$000(ParentRunner.java:58)
        at org.junit.runners.ParentRunner$2.evaluate(ParentRunner.java:268)
        at org.junit.runners.ParentRunner.run(ParentRunner.java:363)
        at org.junit.runner.JUnitCore.run(JUnitCore.java:137)
        at com.intellij.junit4.JUnit4IdeaTestRunner.startRunnerWithArgs(JUnit4IdeaTestRunner.java:117)
        at com.intellij.junit4.JUnit4IdeaTestRunner.startRunnerWithArgs(JUnit4IdeaTestRunner.java:42)
        at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.prepareStreamsAndStart(JUnitStarter.java:262)
        at com.intellij.rt.execution.junit.JUnitStarter.main(JUnitStarter.java:84)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
        at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
        at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
        at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:147)
Caused by: java.lang.ClassCastException: RandomJavaTesting$Animal cannot be cast to RandomJavaTesting$Cat
        at RandomJavaTesting$CatManager.callAdd(RandomJavaTesting.java:28)
        at RandomJavaTesting$AnimalManager.add(RandomJavaTesting.java:20)
        ... 32 more

基本上，我的问题是，为什么调用add 方法不会导致ClassCastException。为什么调用callAdd 会导致异常？我知道在运行时不会保留泛型信息，但是我假设扩展类会导致泛型类的类型参数被保留。这是Guava TypeToken 背后的机制。或者，至少我是这么认为的。

【问题讨论】：

类型擦除后，add 方法的签名为public void add(Animal animal)。 CatManager 继承了该方法，而不是 public void add(Cat animal)。因此，addCall 是唯一需要 Cat 的方法，因为它已被该签名覆盖。

标签： java generics reflection java-8

【解决方案1】：

你是对的，因为通用超类型被保留了，但你高估了它的含义。它只是意味着像Class.getGenericSuperclass() 这样的反射方法将为您提供信息，这确实是 Guava TypeToken 背后的机制。

继承的方法仍然会被类型擦除。顺便说一句，如果你将错误类型的对象传递给Method.invoke，你得到的不是ClassCastException，而是IllegalArgumentException。但是，当然，如果您对方法 AnimalManager.class.getDeclaredMethod("add", Animal.class) 执行反射查询并最终找到具有除 add(Animal) 之外的签名的方法，那将是令人困惑的。

这甚至适用于您覆盖方法的场景，例如当你使用AnimalManager.class.getDeclaredMethod("callAdd", Animal.class).invoke(manager, animal); 时，你仍然没有得到IllegalArgumentException，相反，当试图委托给显式定义的方法addAll(Cat) 时，会调用一个方法addAll(Animal)，它会产生一个ClassCastException。这个过程中涉及到的addAll(Animal)方法称为桥接方法。

【讨论】：

【解决方案2】：

基本上它违反了 Liskov 的替换原则。

对于 add 方法，您可以将类型 T 视为 Animal，但对于 addAll 方法，类型指定为 Cat，因此您不能将类型 Cat 替换为 Animal 类型。

【讨论】：

不，您不能“将类型 T 视为动物”。对于泛型类型系统，类CatManager 是AnimalManager<Cat> 的子类型，AnimalManager<Cat> 没有方法add(Animal)。它只有一个方法add(Cat)，CatManager 继承。问题是没有反射操作来查询AnimalManager<Cat> 的add 方法。相反，AnimalManager.class 反映了 原始类型 AnimalManager，它颠覆了泛型类型系统。