Die Beziehung zwischen Java-Generika und Metaprogrammierung

Generika und Metaprogrammierung sind leistungsstarke Werkzeuge in Java zum Erstellen flexiblen und wiederverwendbaren Codes: Generika ermöglichen die Verwendung parametrisierter Typen, verbessern die Typsicherheit und machen primitive Typen überflüssig. Metaprogrammierung manipuliert Code durch Reflexion, sodass er zur Laufzeit generische Informationen ermitteln und Abstraktionen implementieren kann. In der Praxis können Generika und Metaprogrammierung kombiniert werden, um generische Filtermethoden zu erstellen, ohne dass für jede Situation spezifischer Code erstellt werden muss.

Die Beziehung zwischen Generika und Metaprogrammierung in Java

Generika und Metaprogrammierung sind leistungsstarke Werkzeuge in Java, die Entwicklern helfen, flexibleren und wiederverwendbaren Code zu erstellen.

Generics

Generics ermöglichen Entwicklern das Erstellen von Klassen, Schnittstellen und Methoden mithilfe parametrisierter Typen, die mit jedem Datentyp verwendet werden können. Dadurch entfällt die Notwendigkeit primitiver Typen (z. B. Object) und die Typsicherheit wird erhöht.

Zum Beispiel eine generische Liste:

public class CustomList<T> {
    private List<T> items;
    
    public void addItem(T item) {
        items.add(item);
    }
}

Diese Liste kann zum Speichern jeder Art von Objekt verwendet werden, ohne einen bestimmten Typ anzugeben.

Metaprogrammierung

Metaprogrammierung ist die Fähigkeit, Code oder ein Programm zur Laufzeit zu manipulieren. Mit Reflection in Java können Entwickler Informationen zu Klassen, Methoden und Feldern überprüfen und ändern.

Zum Beispiel können wir Reflektion verwenden, um die Typparameter der CustomList-Klasse abzurufen:

Class<CustomList<String>> listClass = CustomList.class;
TypeVariable<?>[] typeParams = listClass.getTypeParameters();
System.out.println(typeParams[0].getName()); // 输出 "T"

Beziehungen

Generika und Metaprogrammierung sind eng miteinander verbunden, da in der Metaprogrammierung generische Informationen verfügbar sind. Entwickler können höhere Abstraktionsebenen erreichen, indem sie Reflexion nutzen, um generische Parameter dynamisch zu bestimmen.

Zum Beispiel können wir Reflektion verwenden, um eine CustomList-Instanz mit einem Typparameter eines bestimmten Typs zu erstellen:

CustomList<String> stringList =
        (CustomList<String>) listClass.getDeclaredConstructor().newInstance();

Ein praktischer Fall

Jetzt zeigen wir einen praktischen Fall mit Generika und Metaprogrammierung. Angenommen, wir haben eine Schnittstelle, die eine filter-Methode definiert, die eine Sammlung filtert und eine neue Sammlung zurückgibt: filter方法，用于过滤一个集合并返回新集合：

public interface Filter<T> {
    boolean test(T item);
}

我们可以使用泛型和元编程来创建通用的filter

public static <T> List<T> filter(List<T> items, Filter<T> filter) {
    List<T> filteredItems = new ArrayList<>();
    for (T item : items) {
        if (filter.test(item)) {
            filteredItems.add(item);
        }
    }
    return filteredItems;
}

List<Integer> numbers = filter(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5),
        item -> item % 2 == 0);

List<String> strings = filter(Arrays.asList("apple", "banana", "cherry"),
        item -> item.startsWith("b"));

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