Java如何判断List<Animals>中是否包含指定子类实例

初始代码与问题复现 #

首先定义的父类Animals初始代码如下：

public class Animals {
   private String type;

   public String getType(){
       return this.type;
   }
}

后续创建了Horse、Bear、Dog等多个继承自Animals的子类，定义List<Animals>类型集合存储不同子类实例，需要实现方法判断集合中是否存在指定子类的对象（例如是否存在Bear类实例），尝试多种方案均未得到正确结果：

• 调用horse.getClass()无法返回有效结果
• 编写如下测试代码：

Horse h = new Horse();

执行System.out.print(h instanceof Bear);语句后返回true，结果不符合预期

• 使用equals方法判断得到错误结果
• 尝试在每个子类中定义字符串类型属性，通过比对字符串值判断类型，但Java无法正确读取该字符串属性，无法推进。

问题根因说明 #

1. h instanceof Bear返回true属于类继承关系编写错误，正常情况下Horse类实例不可能对Bear类的instanceof判断返回true，优先检查子类的继承声明：所有子类必须直接继承Animals，即写法为public class Horse extends Animals，不能出现子类之间互相继承、写错继承目标类的问题。
2. 自定义字符串属性判断类型失效的原因是父类中type是私有属性，子类无法直接访问，也没有在构造方法中给type赋值，调用getType()永远返回null，自然无法匹配。
3. equals方法默认是判断两个对象的引用地址是否相同，和类型判断逻辑无关，没有重写的情况下不可能用来判断对象类型。
4. 直接调用getClass()是可行的类型判断方式，之前无法返回有效结果大概率是继承关系错误或者写法不对。

最优实现方案 #

不需要在类中额外自定义类型标记字段，直接使用JDK原生的Class类做类型判断，无额外维护成本，不会出现人为赋值错误。

第一步：修正类定义 #

如果不需要自定义type属性做其他业务逻辑，父类可以直接写成空类即可；如果要保留type属性，就添加带参构造供子类传入类型值：

public class Animals {
    private String type;

    // 供子类调用传入类型标识
    public Animals(String type) {
        this.type = type;
    }

    public String getType() {
        return type;
    }
}

// 子类示例，继承时调用父类构造
public class Horse extends Animals {
    public Horse() {
        super("horse");
    }
}

public class Bear extends Animals {
    public Bear() {
        super("bear");
    }
}

public class Dog extends Animals {
    public Dog() {
        super("dog");
    }
}

第二步：编写通用判断方法 #

/**
 * 检查动物集合中是否存在指定类型的实例
 * @param animalList 存储Animals子类实例的集合
 * @param targetClz 要查找的目标子类类型，例如Bear.class
 * @return 存在目标类型实例返回true，否则返回false
 */
public static boolean hasTargetTypeInstance(List<Animals> animalList, Class<? extends Animals> targetClz) {
    // 空值快速返回
    if (animalList == null || animalList.isEmpty() || targetClz == null) {
        return false;
    }
    for (Animals animal : animalList) {
        // 精确匹配类型，不包含目标类的子类
        if (animal.getClass() == targetClz) {
            return true;
        }
        // 如果需要匹配目标类及其所有子类，把上面的判断替换成下面这行
        // if (targetClz.isInstance(animal)) {
        //     return true;
        // }
    }
    return false;
}

调用示例 #

// 判断集合中是否存在Bear类实例
boolean containBear = hasTargetTypeInstance(animalList, Bear.class);

注意事项 #

• 不要用instanceof做精确类型判断：instanceof会沿着继承链向上匹配，只要对象是目标类的子类/实现类都会返回true，不适合做精确的类型匹配。
• 不推荐用自定义字符串标记类型：容易出现拼写错误、漏赋值的问题，维护成本高，远不如原生Class比对可靠。
• 排查类继承关系是第一优先级：出现不符合预期的instanceof结果，一定是类的继承声明写反或者写错了，先修正这个问题再做后续逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Todoroki Attack