Gson的TypeToken与泛型擦除

2年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

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问题

在Java的json框架中，Gson是使用得比较广泛的一个，其Gson类提供了toJson()与fromJson()方法，分别用来序列化与反序列化。

json序列化用得最多的场景是在调用外部服务接口时，大致如下：

@Data
@AllArgsConstructor
public class Response<T>{
    int code;
    String message;
    T body;
}

@Data
@AllArgsConstructor
public class PersonInfo{
    long id;
    String name;
    int age;
}

/**
 * 服务端
 */
public class Server {
    public static String getPersonById(Long id){
        PersonInfo personInfo = new PersonInfo(1234L, "zhangesan", 18);
        Response<PersonInfo> response = new Response<>(200, "success", personInfo);
        //序列化
        return new Gson().toJson(response);
    }
}

/**
 * 客户端
 */
public class Client {
    public static void getPerson(){
        String responseStr = Server.getPersonById(1234L);
        //反序列化
        Response<PersonInfo> response = new Gson().fromJson(responseStr, new TypeToken<Response<PersonInfo>>(){}.getType());
        System.out.println(response);
    }
}

由于大多数接口设计中，都会有统一的响应码结构，因此大多项目都会像上面一样，设计一个通用Response类来对应这种统一响应码结构，是很常见的情况。

但会发现，在反序列化过程中，传入目标类型时，使用了一段很奇怪的代码，即new TypeToken<Response<PersonInfo>>(){}.getType()，那它是什么？为啥要使用它？

TypeToken是什么

为什么要使用TypeToken呢？我们直接使用Response<PersonInfo>.class行不行？如下：
Gson的TypeToken与泛型擦除
可以发现，java并不允许这么使用！

那传Response.class呢？如下：
Gson的TypeToken与泛型擦除
可以发现，代码能跑起来，但是Body变成了LinkedHashMap类型，这是因为传给gson的类型是Response.class，gson并不知道body属性是什么类型，那它只能使用LinkedHashMap这个默认的json对象类型了。

这就是TypeToken由来的原因，对于带泛型的类，使用TypeToken才能得到准确的类型信息，那TypeToken是怎么取到准确的类型的呢？

首先，new TypeToken<Response<PersonInfo>>(){}.getType()实际上是定义了一个匿名内部类的对象，然后调用了这个对象的getType()方法。

看看getType()的实现，如下：
Gson的TypeToken与泛型擦除
逻辑也比较简单，先通过getGenericSuperclass()获取了此对象的父类，即TypeToken<Response<PersonInfo>>，然后又通过getActualTypeArguments()[0]获取了实际类型参数，即Response<PersonInfo>。

额，逻辑看起来说得通，但不是说Java泛型会擦除吗？这里不会擦除？

从所周知，java泛型擦除发生在编译期，ok，那我模拟上面的原理，写个空类继承TypeToken<Response<PersonInfo>>，然后编译这个类之后再反编译一下，看类型到底擦除没！

public class PersonResponseTypeToken extends TypeToken<Response<PersonInfo>> {

}

反编译结果如下：
Gson的TypeToken与泛型擦除
也就是说，被继承的父类上的泛型是不擦除的。

其它使用场景

有时为了编程的方便，经常会有框架将远程调用接口化，类似下面这样：

public class RemoteUtil {
    private static final ConcurrentMap<Class, Object> REMOTE_CACHE = new ConcurrentHashMap<>();

    public static <T> T get(Class<T> clazz) {
        return clazz.cast(REMOTE_CACHE.computeIfAbsent(clazz, RemoteUtil::getProxyInstance));
    }

    private static Object getProxyInstance(Class clazz) {
        return Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(), new Class[]{clazz}, (proxy, method, args) -> {
            Gson gson = new Gson();
            String path = method.getAnnotation(RequestMapping.class).path()[0];
            HttpURLConnection conn = null;
            try {
                conn = (HttpURLConnection) new URL("http://localhost:8080/" + path).openConnection();
                conn.setRequestMethod("POST");
                conn.setDoOutput(true);
                conn.setDoInput(true);
                conn.connect();
                //设置请求数据
                JsonObject requestBody = new JsonObject();
                try (Writer out = new OutputStreamWriter(conn.getOutputStream(), StandardCharsets.UTF_8)) {
                    int i = 0;
                    for (Parameter parameter : method.getParameters()) {
                        String name = parameter.getAnnotation(RequestParam.class).name();
                        requestBody.add(name, gson.toJsonTree(args[i]));
                        i++;
                    }
                    out.write(requestBody.toString());
                }
                //获取响应数据
                if (conn.getResponseCode() != HttpURLConnection.HTTP_OK) {
                    throw new RuntimeException("远程调用发生异常：url:" + conn.getURL() + ", requestBody:" + requestBody);
                }
                String responseStr = IOUtils.toString(conn.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8);
                //响应结果反序列化为具体对象
                return gson.fromJson(responseStr, method.getReturnType());
            } finally {
                if (conn != null) {
                    conn.disconnect();
                }
            }
        });
    }

}

public interface PersonApi {
    @RequestMapping(path = "/person")
    Response<PersonInfo> getPersonById(@RequestParam(name = "id") Long id);
}

public class Client {

    public static void getPerson() {
        Response<PersonInfo> response = RemoteUtil.get(PersonApi.class).getPersonById(1234L);
        System.out.println(response.getBody());
    }
}

这样做的好处是，开发人员不必再关心如何发远程请求了，只需要定义与调用接口即可。

但上面调用过程中会有一个问题，就是获取的response对象中body属性是LinkedHashMap，原因是gson反序列化时是通过method.getReturnType()来获取返回类型的，而返回类型中的泛型会被擦除掉。

要解决这个问题也很简单，和上面TypeToken一样的道理，定义一个空类PersonResponse来继承Response<PersonInfo>，然后将返回类型定义为PersonResponse，如下：

public class PersonResponse extends Response<PersonInfo> {
}

public interface PersonApi {
    @RequestMapping(path = "/person")
    PersonResponse getPersonById(@RequestParam(name = "id") Long id);
}

然后你就会发现，gson可以正确识别到body属性的类型了。