Java缺失的特性擴展方法是什麼

什麼是擴充方法

擴充方法，就是能夠直接向現有型別「新增」方法，而無需建立新的派生類型、重新編譯或以其他方式修改現有類型。在呼叫擴展方法時，與呼叫實際在類型中定義的方法相比沒有明顯的差異。

為什麼需要擴充方法

考慮要實現這樣的功能：從Redis 取出包含多個商品ID的字串後（每個商品ID使用英文逗號分隔），先將商品ID進行去重（並且能夠維持元素的順序），最後再使用英文逗號將各個商品ID進行連接。

傳統寫法：

使用 Stream 寫法：

假設在Java 中能實作擴充方法，並且我們為陣列新增了擴充方法 toList（將陣列變成 List） ，為 List 新增了擴充方法 toSet（將 List 變成 LinkedHashSet），為 Collection 新增了擴充方法 join（將集合中元素的字串形式使用給定的連接符號進行連接），那麼我們將可以這樣寫入程式碼：

相信此刻你已經有了為什麼需要擴展方法的答案：

可以對現有的類別庫，進行直接增強，而不是使用工具類別

相比使用工具類，使用類型本身的方法寫程式碼更流暢更舒適

程式碼更容易閱讀，因為是鍊式調用，而不是用靜態方法套娃

在Java 中怎麼實現擴展方法

我們先來問問最近大火的ChatGPT：

#ChatGPT的看法是，在Java中，擴展方法是透過提供的工具類的靜態方法實作的。所以接下來我將介紹一種全新的黑科技：

Manifold

準備條件

Manifold 和Lombok 的工作原理類似，都是透過註解處理器在編譯時進行處理。為了有效地使用Manifold，需要在IDEA中安裝Manifold IDEA插件

然後再在專案pom 的 maven-compiler-plugin 中加入 annotationProcessorPaths：

如果您的專案中使用了Lombok，要將Lombok 也加入 annotationProcessorPaths：

寫擴充方法

JDK 中，String 的 split 方法，使用的是字串作為參數，即 String[] split(String)。我們現在來為 String 新增一個擴充方法 String[] split(char)：依照給定的字元進行分割。

基於Manifold，寫擴充方法：

可以發現本質上還是工具類別的靜態方法，但有一些要求：

工具類別需要使用Manifold 的 @Extension 註解

靜態方法中，目標類型的參數，需要使用 @This 註解

#工具類別所在的包名，需要以 extensions.目標類型全限定類別名稱 結尾

—— 用過C# 的同學應該會心一笑，這就是模仿的C# 的擴展方法。

關於第 3 點，之所以有這個要求，是因為 Manifold 希望能快速找到專案中的擴充方法，避免對專案中所有的類別進行註解掃描，提升處理的效率。

具備了擴充方法的能力，現在我們就可以這樣呼叫了：

Amazing！而且你可以發現，System.out.println(numStrs.toString()) 列印的居然是陣列物件的字串形式 —— 而不是陣列物件的位址。瀏覽反編譯後的App.class，觀察到擴充方法的呼叫被取代成了靜態方法呼叫

而陣列的 toString 方法，使用的是Manifold 為陣列定義的擴充方法 ManArrayExt.toString(@This Object array)：

[Ljava.lang.String;@511d50c0 什麼的，Goodbye，再也不見~

#因為是在編譯期將擴展方法的調用替換為靜態方法調用，所以使用Manifold 的擴展方法，即使調用方法的對像是 null 也沒有問題，因為處理後的程式碼是把 null 作為參數傳遞到對應的靜態方法。例如，對於Collection進行擴充：

然後呼叫的時候：

java.lang.NullPointerException，Goodbye，再也不見~

陣列擴充方法

我們看到 List 這樣的寫法：@Self 是用來表示被註解的值應該是什麼型，如果是 @Self，也就是 @Self(false)，表示被註解的值和 @This 註解的值是同一個型別；@Self(true) 則表示是陣列中元素的型別。

對於物件數組，我們可以看到 toList 方法傳回的就是對應的 List（T 為數組元素的型別）：

但如果是原始類型數組，IDEA 指示的回傳值是：

但是我用的是Java 啊，擦除法泛型怎麼可能擁有 List 這麼偉大的函數——所以你只能用原生型別來接收這個回傳值:)

—— 許個願，希望 Project Valhalla 早日GA。

我們常在各個專案中看到，大家先把​​某個物件包裝成 Optional，然後再進行 filter、map 等。透過 @Self 的型別映射，你可以這樣為 Object 加入一個非常實用的辦法：

那麼任何對象，都會擁有 asOpt() 方法。

比起之前的需要包裝一下的不自然：

你現在可以自然而然的使用 Optional：

#當然，Object 是所有的類別的父類，這樣做是否合適，還是需要謹慎的思考。

擴充靜態方法

我們都知道 Java9 為集合加入了工廠方法：

是不是很眼饞？因為如果用的不是Java9 以上版本（Java8：直接報我身份證就行），你就得用Guava 之類的庫—— 然而 ImmutableList.of 用起來終究是比不上 List.of 這樣的正統來的自然。

沒關係，Manifold 說：「無所謂，我會出手」。基於Manifold 擴展靜態方法，就是在擴展類別的靜態方法上，也加上 @Extension：

然後你就可以欺騙自己已經用上了Java8 之後的版本—— 你發任你發，我用Java8。

BTW，因為 Object 是所有類別的父類，如果你給 Object 新增靜態擴充方法，那麼表示你可以在任何地方直接存取這個靜態方法，而不需要import —— 恭喜你，解鎖了「頂級函數」。

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