Java关键字instanceof用法及实现策略

　　instanceof 严格来说是Java中的一个双目运算符，用来测试一个对象是否为一个类的实例，用法为：

boolean result = obj instanceof Class

　　其中 obj 为一个对象，Class 表示一个类或者一个接口，当 obj 为 Class 的对象，或者是其直接或间接子类，或者是其接口的实现类，结果result 都返回 true，否则返回false。

　　注意：编译器会检查 obj 是否能转换成右边的class类型，如果不能转换则直接报错，如果不能确定类型，则通过编译，具体看运行时定。

1、obj 必须为引用类型，不能是基本类型

int i = 0;
System.out.println(i instanceof Integer);//编译不通过
System.out.println(i instanceof Object);//编译不通过

　　instanceof 运算符只能用作对象的判断。

2、obj 为 null

System.out.println(null instanceof Object);//false

　　关于 null 类型的描述在官方文档：https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-4.html 有一些介绍。一般我们知道Java分为两种数据类型，一种是基本数据类型，有八个分别是 byte short int long float double char boolean,一种是引用类型，包括类，接口，数组等等。而Java中还有一种特殊的 null 类型，该类型没有名字，所以不可能声明为 null 类型的变量或者转换为 null 类型，null 引用是 null 类型表达式唯一可能的值，null 引用也可以转换为任意引用类型。我们不需要对 null 类型有多深刻的了解，我们只需要知道 null 是可以成为任意引用类型的特殊符号。

　　在JavaSE规范中对 instanceof 运算符的规定就是：如果 obj 为 null，那么将返回 false。

3、obj 为 class 类的实例对象

Integer integer = new Integer(1);
System.out.println(integer instanceof Integer);//true

　　这没什么好说的，最普遍的一种用法。

4、obj 为 class 接口的实现类

　　了解Java 集合的，我们知道集合中有个上层接口 List，其有个典型实现类 ArrayList

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
 implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

　　所以我们可以用 instanceof 运算符判断 某个对象是否是 List 接口的实现类，如果是返回 true，否则返回 false

ArrayList arrayList = new ArrayList();
System.out.println(arrayList instanceof List);//true

　　或者反过来也是返回 true

List list = new ArrayList();
System.out.println(list instanceof ArrayList);//true

5、obj 为 class 类的直接或间接子类

　　我们新建一个父类 Person.class，然后在创建它的一个子类 Man.class

public class Person {
 
}

　　Man.class

public class Man extends Person{
 
}

　　测试：

Person p1 = new Person();
Person p2 = new Man();
Man m1 = new Man();
System.out.println(p1 instanceof Man);//false
System.out.println(p2 instanceof Man);//true
System.out.println(m1 instanceof Man);//true

　　注意第一种情况， p1 instanceof Man ，Man 是 Person 的子类，Person 不是 Man 的子类，所以返回结果为 false。

6、问题

　　前面我们说过编译器会检查 obj 是否能转换成右边的class类型，如果不能转换则直接报错，如果不能确定类型，则通过编译，具体看运行时定。

　　看如下几个例子：

Person p1 = new Person();
 
System.out.println(p1 instanceof String);//编译报错
System.out.println(p1 instanceof List);//false
System.out.println(p1 instanceof List<?>);//false
System.out.println(p1 instanceof List<Person>);//编译报错

　　按照我们上面的说法，这里就存在问题了，Person 的对象 p1 很明显不能转换为 String 对象，那么自然 Person 的对象 p1 instanceof String 不能通过编译，但为什么 p1 instanceof List 却能通过编译呢？而 instanceof List<Person> 又不能通过编译了？

7、深究原理

　　我们可以看Java语言规范Java SE 8 版：https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-15.html

　　如果用伪代码描述：

boolean result;
if (obj == null) {
 result = false;
} else {
 try {
 T temp = (T) obj; // checkcast
 result = true;
 } catch (ClassCastException e) {
 result = false;
 }
}

　　也就是说有表达式 obj instanceof T，instanceof 运算符的 obj 操作数的类型必须是引用类型或空类型; 否则，会发生编译时错误。

　　如果 obj 强制转换为 T 时发生编译错误，则关系表达式的 instanceof 同样会产生编译时错误。 在这种情况下，表达式实例的结果永远为false。

　　在运行时，如果 T 的值不为null，并且 obj 可以转换为 T 而不引发ClassCastException，则instanceof运算符的结果为true。 否则结果是错误的

　　简单来说就是：如果 obj 不为 null 并且 (T) obj 不抛 ClassCastException 异常则该表达式值为 true ，否则值为 false 。

　　所以对于上面提出的问题就很好理解了，为什么p1 instanceof String 编译报错，因为(String)p1 是不能通过编译的，而 (List)p1 可以通过编译。

8、instanceof 的实现策略

　　JavaSE 8 instanceof 的实现算法：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html

　　1、obj如果为null，则返回false；否则设S为obj的类型对象，剩下的问题就是检查S是否为T的子类型；

　　2、如果S == T，则返回true；

　　3、接下来分为3种情况，之所以要分情况是因为instanceof要做的是“子类型检查”，而Java语言的类型系统里数组类型、接口类型与普通类类型三者的子类型规定都不一样，必须分开来讨论。

　　①、S是数组类型：如果 T 是一个类类型，那么T必须是Object；如果 T 是接口类型，那么 T 必须是由数组实现的接口之一；

　　②、接口类型：对接口类型的 instanceof 就直接遍历S里记录的它所实现的接口，看有没有跟T一致的；

　　③、类类型：对类类型的 instanceof 则是遍历S的super链（继承链）一直到Object，看有没有跟T一致的。遍历类的super链意味着这个算法的性能会受类的继承深度的影响。

PS:下面看下instanceof关键字的作用是什么？

instanceof 运算符是用来在运行时判断对象是否是指定类及其父类的一个实例。

比较的是对象，不能比较基本类型

使用如下

package constxiong.interview;

/**
 * 测试 instanceof
 * @author ConstXiong
 * @date 2019-10-23 11:05:21
 */
public class TestInstanceof {

 public static void main(String[] args) {
  A a = new A();
  AA aa = new AA();
  AAA aaa = new AAA();
  System.out.println(a instanceof A);//true
  System.out.println(a instanceof AA);//false
  System.out.println(aa instanceof AAA);//false
  System.out.println(aaa instanceof A);//true
 }
 
}

class A {
}

class AA extends A {
}

class AAA extends AA {
}

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