Gson源码分析——(壹)泛型

Gson是Google提供的一套用于解析Json数据的工具库。本人之前其实写过关于Gson源码分析的文章,但由于当时时间仓促,也没能很好的整理笔头思路,导致文章看起来有些杂乱。现在静下心来,重新审视一遍以前的作品。感觉还是有点遗漏,因此本人重新开始写起这系列的文章。本篇是Gson解析的第一篇,依旧还是想从泛型开始讲起,为什么呢？因为泛型的特性贯穿了整个Gson的代码。因为单纯的类本身很难承担多个类元数据的表现手段,而泛型的语法特性能很好的弥补这一点。（还插一些题外话,就是非墨后面研究的代码是现在比较火的fastjson,并会通过两个系列的文章比较两个工具库的差别和优势）。

1.泛型
泛型,是jdk提供的一种编译期间检查的机制。实际上,可以简单理解为Java编译器给你提供的一种编译期类型检查的机制。或许你会说,我在运行期如果不按照规范的类型,一样会发生错误。这是为什么呢？
这是因为:编译器在泛型获取的时候,注入了一条类型转换语句。我们来看个例子:

//code1
List<String> list = new ArrayList<>(); 
try {           
Method m = list.getClass().getDeclaredMethod("add", new Class[]{Object.class});         m.invoke(list, 1);          
m.invoke(list, 2);      
} catch (Exception e) {         
System.out.println("error");        
} 

list.get();//error here

在code1中,我们为了绕过编译器检查,我们使用反射注入的方式来往List里面注入非String对象:1和2。实际上,这个代码在执行的时候是不会报错的。这其实证明了泛型检查是发生在编译期。但是当我用外部调用list.get()的时候,发生了错误,为什么呢？我们来看下JVM到底做了什么?

//code2
95: iconst_0 
96: invokeinterface #56, 2; //InterfaceMethod java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object; 
101:    checkcast #62; //class java/lang/String

我们看到,当我们调用接口方法List.get方法以后,虚拟机在101行执行了一个checkcast指令,而这个指令我们并没有在代码中操作。因为这个指令并不是我们插入的,而是泛型声明后,编译器在执行方法的时候,强行插入的。
相信通过上面的例子,大家对泛型已经有了一个基本的概念,但是,看官么是否还有另外一个问题,就是既然泛型是存在于编译期的东西,泛型数据是否会被存进类文件中去呢？答案是会,不然Gson就无法通过泛型来获取最终生成的类型。

泛型继承树

在Java中,通过Type类来抽象Java中的类型。而类型可以大致分成两大类:
1.Class类文件
2.泛型类型
泛型类型的子类一共有四种,分别是:
1.ParameterizedType: 参数化泛型参数
2.GenericArrayType: 泛型数组
3.TypeVariable: 泛型参数
4.WildcardType: 继承型泛型

为了方便各位看官的理解,非墨用一个简单的代码例子来说明一下:

public class TypeClazz<T1, T2 extends Number> {

 public T2 member;
 public T1 member2;
 public Collection<? extends Number> collection;
 public Collection<T2> collection2;
public Collection<String> collection3;
 public T2[] array;
}

我们通过打印出来可以得到:

// code output
name:member->TypeVariableImpl
name:member2->TypeVariableImpl
name:collection->ParameterizedTypeImpl<WildcardTypeImpl>
name:collection2->ParameterizedTypeImpl<TypeVariableImpl>
name:collection3->ParameterizedTypeImpl<Class>
name:array->GenericArrayTypeImpl
name:method->Class(TypeVariableImpl,TypeVariableImpl)

通过上面反馈的结果,可以简单理解为：
1.有<>包含的泛型属于参数化类型ParameterizedType。比如collection*成员。
2.没有尖括号,直接用泛型标记的变量分成两种,一种是泛型变量,一种是通配符泛型
3.泛型数组是专门的类型GenericArrayType(如array变量)

相信上面的例子,已经能很直观的告诉大家,各种泛型代表的意义。但实际上,我们看到上面的继承树,我们并没有完全解释完,我们看到Class在实现Type接口的同时,也实现了一个叫做GenericDeclaration的接口。我们来看下这个接口的定义:

public interface GenericDeclaration {

    /**
     * Returns the declared type parameters in declaration order. If there are
     * no type parameters, this method returns a zero length array.
     *
     * @return the declared type parameters in declaration order
     * @throws GenericSignatureFormatError
     *             if the signature is malformed
     */
    TypeVariable<?>[] getTypeParameters();
}

这个接口的作用有两个:
1.使用接口方法getTypeParameters来获取泛型参数
2.使用这个接口来标注,哪个类是支持泛型声明的

我们通过上面的继承树可以看出,实现泛型声明可以通过两大类型来完成:
1.Class 类: 在类中进行声明。例如: class Clazz<T>
2.Executalbe:可执行类,这个可执行类分成两个执行子类,分别是Contructor和Method。也就是说,虽然Construtor的本质就是一个方法,但是在Java中,还是将它归结到一个单独的类。( 例如: <T> void method(T param))

好的,带着上面关于泛型的例子，我们可以进入到Gson源码的大门,相信各位看官跟着非墨品读完之后,也会迷恋上这种小而精悍的代码设计。