前言
最近在學(xué)習(xí)的過程中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，抽象類在沒有實(shí)現(xiàn)所有的抽象方法前是不可以通過new來(lái)構(gòu)建該對(duì)象的，但是抽象方法卻是可以有自己的構(gòu)造方法的。這樣就把我搞糊涂了，既然有構(gòu)造方法，又不可以通過new來(lái)創(chuàng)建，那么抽象類在沒變成具體類的時(shí)候究竟可不可以實(shí)例化呢？
在Java 中抽象類是不能直接被實(shí)例化的。但是很多時(shí)候抽象類的該特點(diǎn)成為一個(gè)比較麻煩的阻礙。例如如果我想使用動(dòng)態(tài)代理來(lái)給一個(gè)抽象類賦予其執(zhí)行抽象方法的能力，就會(huì)有兩個(gè)困難：1. 動(dòng)態(tài)代理只能創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)接口的一個(gè)代理對(duì)象，而不能是一個(gè)繼承抽象類的對(duì)象。為此標(biāo)準(zhǔn)的 JVM 中有一些實(shí)現(xiàn)，例如 javassist 可以使用字節(jié)碼工具來(lái)完成這一目的(ProxyFactory)。
在 Android 中如果想構(gòu)造一個(gè)抽象類對(duì)象，恐怕只有 new ClassName() {} 或者繼承之后構(gòu)造了。但是這兩種方法都是不能由其 Class 對(duì)象直接操作的，這就導(dǎo)致一些問題上達(dá)不到我們需要的抽象能力。
這里詳細(xì)描述一下第一段所說的場(chǎng)景：
首先有一個(gè) interface 文件定義如下（熟悉 Android 的朋友可以看出這是一個(gè)提供給 Retrofit 生成代理對(duì)象的 Api 配置接口）：
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public interface RealApi { @GET("api1") Observable<String> api1(); @GET("api2") Observable<String> api2(); @GET("api3") Observable<String> api3(); //...其他方法} |
其次再寫一個(gè)抽象類，只實(shí)現(xiàn)接口的其中一個(gè)方法（用來(lái)模擬接口數(shù)據(jù)）：
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@MockApipublic abstract class MockApi implements RealApi { Observable<String> api3() { return Observable.just("mock data"); }} |
然后我們需要有一個(gè)工具，例如 MockManager ，讓他結(jié)合我們已存在的 RealApi 對(duì)象和 MockApi 類，來(lái)構(gòu)造出一個(gè)混合對(duì)象，該對(duì)象在執(zhí)行 MockApi 中已經(jīng)定義的方法時(shí)，為直接執(zhí)行，在 MockApi 沒有定義該方法時(shí)，去調(diào)用 RealApi 的方法。其調(diào)用方式大概為：
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RealApi api = MockManager.build(realApi, MockApi.class); |
通過 javassist，完成上述功能很簡(jiǎn)單，創(chuàng)建一個(gè) ProxyFactory 對(duì)象，設(shè)置其 Superclass 為MockApi，然后過濾抽象方法，設(shè)置 method handler 調(diào)用 realApi 對(duì)象的同名同參方法。這里就不再給出代碼實(shí)現(xiàn)。
但是在 Android 上，javassist 的該方法會(huì)拋出
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Caused by: java.lang.UnsupportedOperationException: can't load this type of class file at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:520) at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method) at javassist.util.proxy.FactoryHelper.toClass2(FactoryHelper.java:182) |
類似的異常。原因大概是 Android 上的虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)略微不同，所以這里把方向轉(zhuǎn)為了動(dòng)態(tài)代碼生成的另一個(gè)方向 Annotation Processor。
使用 Annotation Processor 實(shí)現(xiàn)的話，思路就簡(jiǎn)單的多了，但過程還是有些曲折：
首先定義一個(gè)注解，用來(lái)標(biāo)記需要構(gòu)造對(duì)象的抽象類
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@Target(ElementType.TYPE)@Documented@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)public @interface MockApi {} |
Processor 根據(jù)注解來(lái)獲得類的 element 對(duì)象，該對(duì)象是一個(gè)類似 class 的對(duì)象。因?yàn)樵陬A(yù)編譯階段，class 尚未存在，此時(shí)使用 Class.forName 是不可以獲取運(yùn)行時(shí)需要的 Class 對(duì)象的，但是 Element 提供了類似 Class 反射相關(guān)的方法，也有 TypeElement、ExecutableElement 等區(qū)分。使用 Element 對(duì)象分析注解的抽象類的抽象方法有哪些，生成一個(gè)繼承該類的實(shí)現(xiàn)類（非抽象），并在該類中實(shí)現(xiàn)所有抽象方法，因?yàn)椴粫?huì)實(shí)際用到這些抽象方法，所以只需要能編譯通過就可以了，我選擇的方式是每個(gè)方法體都拋出一個(gè)異常，提示該方法為抽象方法不能直接調(diào)用。生成代碼的方法可以使用一些工具來(lái)簡(jiǎn)化工作，例如 AutoProcessor 和 JavaPoet，具體實(shí)現(xiàn)參考文尾的項(xiàng)目代碼，生成后的代碼大致像這樣：
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// 生成的類名使用原類名+"$Impl"的后綴來(lái)命名，避免和其他類名沖突，后面也使用該約束進(jìn)行反射來(lái)調(diào)用該類public final class MockApi$Impl extends MockApi { @Override public Observable<String> api1() { throw new IllegalStateException("api1() is an abstract method!"); } @Override public Observable<String> api2() { throw new IllegalStateException("api2() is an abstract method!"); }} |
根據(jù)該抽象類的類名去反射獲得該實(shí)現(xiàn)類，然后再根據(jù)反射調(diào)用其構(gòu)造方法構(gòu)造出一個(gè)實(shí)現(xiàn)對(duì)象。
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// 獲得生成代碼構(gòu)造的對(duì)象private static <T> T getImplObject(Class<T> cls) { try { return (T) Class.forName(cls.getName() + "$Impl").newInstance(); } catch (Exception e) { return null; }} |
構(gòu)造一個(gè)動(dòng)態(tài)代理，傳入 RealApi 的真實(shí)對(duì)象，和上一步構(gòu)造出的抽象類的實(shí)現(xiàn)對(duì)象，根據(jù)抽象類中的定義來(lái)判斷由哪個(gè)對(duì)象代理其方法行為：如果抽象類中有定義，即該方法不是抽象方法，則抽象類的實(shí)現(xiàn)對(duì)象執(zhí)行；反之，由接口的真實(shí)對(duì)象執(zhí)行。
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public static <Origin, Mock extends Origin> Origin build(final Origin origin, final Class<Mock> mockClass) { // 如果 Mock Class 標(biāo)記為關(guān)閉，則直接返回真實(shí)接口對(duì)象 if (!isEnable(mockClass)) { return origin; } final Mock mockObject = getImplObject(mockClass); Class<?> originClass = origin.getClass().getInterfaces()[0]; return (Origin) Proxy.newProxyInstance(originClass.getClassLoader(), new Class[]{originClass}, new InvocationHandler() { @Override public Object invoke(Object o, Method method, Object[] objects) throws Throwable { // 獲取定義的抽象類中的同名方法，判斷是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn) Method mockMethod = null; try { mockMethod = mockClass.getDeclaredMethod(method.getName(), method.getParameterTypes()); } catch (NoSuchMethodException ignored) { } if (mockMethod == null || Modifier.isAbstract(mockMethod.getModifiers())) { return method.invoke(origin, objects); } else { return mockMethod.invoke(mockObject, objects); } } });} |
完成上述工作以后，就可以像開頭所說的那樣，使用 build 方法來(lái)構(gòu)造一個(gè)混合了真實(shí)接口和抽象類方法的代理對(duì)象了，雖然調(diào)用的類本質(zhì)上還是硬編碼，但是由 Annotation Processor 自動(dòng)生成免于手動(dòng)維護(hù)，使用上來(lái)講和使用 Javassist 實(shí)現(xiàn)還是基本相同的。
我用本文中所屬的方法實(shí)現(xiàn)了一個(gè)模擬 retrofit 請(qǐng)求的工具（文尾有鏈接），但本質(zhì)上可以用它來(lái)實(shí)現(xiàn)很多需要構(gòu)造抽象類的需求，更多的使用場(chǎng)景還有待挖掘。
文中提到的源碼實(shí)現(xiàn)可以在項(xiàng)目 retrofit-mock-result 中找到；
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)服務(wù)器之家的支持。
原文鏈接：https://twiceyuan.com/2017/04/07/instantiating-an-abstract-class-in-java/
