今天小编给大家分享一下Java缺失的特性扩展方法是什么的相关知识点,内容详细,逻辑清晰,相信大部分人都还太了解这方面的知识,所以分享这篇文章给大家参考一下,希望大家阅读完这篇文章后有所收获,下面我们一起来了解一下吧。
什么是扩展方法
扩展方法,就是能够向现有类型直接“添加”方法,而无需创建新的派生类型、重新编译或以其他方式修改现有类型。调用扩展方法的时候,与调用在类型中实际定义的方法相比没有明显的差异。
为什么需要扩展方法
考虑要实现这样的功能:从 Redis 取出包含多个商品ID的字符串后(每个商品ID使用英文逗号分隔),先对商品ID进行去重(并能够维持元素的顺序),最后再使用英文逗号将各个商品ID进行连接。
传统写法:
使用 Stream 写法:
假设在 Java 中能实现扩展方法,并且我们为数组添加了扩展方法 toList(将数组变为 List),为 List 添加了扩展方法 toSet(将 List 变为 LinkedHashSet),为 Collection 添加了扩展方法 join(将集合中元素的字符串形式使用给定的连接符进行连接),那我们将可以这样写代码:
相信此刻你已经有了为什么需要扩展方法的答案:
可以对现有的类库,进行直接增强,而不是使用工具类
相比使用工具类,使用类型本身的方法写代码更流畅更舒适
代码更容易阅读,因为是链式调用,而不是用静态方法套娃
在 Java 中怎么实现扩展方法
我们先来问问最近大火的 ChatGPT:
好吧,ChatGPT 认为 Java 里面的扩展方法就是通过工具类提供的静态方法 :)。所以接下来我将介绍一种全新的黑科技:
Manifold
准备条件
Manifold 的原理和 Lombok 是类似的,也是在编译期间通过注解处理器进行处理。所以要在 IDEA 中正确使用 Manifold,需要安装 Manifold IDEA 的插件:
然后再在项目 pom 的 maven-compiler-plugin 中加入 annotationProcessorPaths:
如果你的项目中使用了 Lombok,需要把 Lombok 也加入 annotationProcessorPaths:
编写扩展方法
JDK 中,String 的 split 方法,使用的是字符串作为参数,即 String[] split(String)。我们现在来为 String 添加一个扩展方法 String[] split(char):按给定的字符进行分割。
基于 Manifold,编写扩展方法:
可以发现本质上还是工具类的静态方法,但是有一些要求:
工具类需要使用 Manifold 的 @Extension 注解
静态方法中,目标类型的参数,需要使用 @This 注解
工具类所在的包名,需要以 extensions.目标类型全限定类名 结尾
—— 用过 C# 的同学应该会会心一笑,这就是模仿的 C# 的扩展方法。
关于第 3 点,之所以有这个要求,是因为 Manifold 希望能快速找到项目中的扩展方法,避免对项目中所有的类进行注解扫描,提升处理的效率。
具备了扩展方法的能力,现在我们就可以这样调用了:
Amazing!而且你可以发现,System.out.println(numStrs.toString()) 打印的居然是数组对象的字符串形式 —— 而不是数组对象的地址。查看反编译后的 App.class,发现是将扩展方法的调用,替换为静态方法调用:
而数组的 toString 方法,使用的是 Manifold 为数组定义的扩展方法 ManArrayExt.toString(@This Object array):
[Ljava.lang.String;@511d50c0 什么的,Goodbye,再也不见~
因为是在编译期将扩展方法的调用替换为静态方法调用,所以使用 Manifold 的扩展方法,即使调用方法的对象是 null 也没有问题,因为处理后的代码是把 null 作为参数传递到对应的静态方法。比如我们对 Collection 进行扩展:
然后调用的时候:
java.lang.NullPointerException,Goodbye,再也不见~
数组扩展方法
我们看到 List<@Self(true) Object> 这样的写法:@Self 是用来表示被注解的值应该是什么类型,如果是 @Self,即 @Self(false),表示被注解的值和 @This 注解的值是同一个类型;@Self(true) 则表示是数组中元素的类型。
对于对象数组,我们可以看到 toList 方法返回的就是对应的 List(T 为数组元素的类型):
但如果是原始类型数组,IDEA 指示的返回值是:
但是我用的是 Java 啊,擦除法泛型怎么可能拥有 List 这么伟大的功能 —— 所以你只能用原生类型来接收这个返回值 :)
—— 许个愿,希望 Project Valhalla 早日 GA。
我们经常在各个项目中看到,大家先把某个对象包装成 Optional,然后进行 filter、map 等。通过 @Self 的类型映射,你可以这样为 Object 加入一个非常实用的办法:
那么任何对象,都将拥有 asOpt() 方法。
相比于之前的需要包装一下的不自然:
你现在可以自然而然的使用 Optional:
当然,Object 是所有的类的父类,这样做是否合适,还是需要谨慎的思考一下。
扩展静态方法
我们都知道 Java9 给集合添加了工厂方法:
是不是很眼馋?因为如果用的不是 Java9 及以上版本(Java8:直接报我身份证就行),你就得用 Guava 之类的库 —— 然而 ImmutableList.of 用起来终究是比不上 List.of 这样的正统来的自然。
没关系,Manifold 说:“无所谓,我会出手”。基于 Manifold 扩展静态方法,就是在扩展类的静态方法上,也加上 @Extension:
然后你就可以欺骗自己已经用上了 Java8 之后的版本 —— 你发任你发,我用 Java8。
BTW,因为 Object 是所有类的父类,如果你给 Object 添加静态扩展方法,那么意味着你可以在任何地方直接访问到这个静态方法,而不需要 import —— 恭喜你,解锁了 “顶级函数”。