java - 关于在 Java 中创建通用列表数组的错误

Question

第一个代码:

List<Integer>[] array = (List<Integer>[]) new Object[size]; 

它将给出以下异常:

java.lang.ClassCastException: class [Ljava.lang.Object; cannot be cast to class [Ljava.util.List; ([Ljava.lang.Object; and [Ljava.util.List; are in module java.base of loader 'bootstrap')

为什么错了？我只是按照 Effective Java Third Edition 第 132 页的方法:

第二个代码:

E[] array = (E[]) new Object[size];

但是我发现下面的代码有效

第三个代码:

List<Integer>[] array = (List<Integer>[]) new List[size];

我的问题:

1. 为什么第一个代码是错误的，但在 Effective Java 中建议使用第二个代码？我有什么误解吗？

例如:为什么下面的代码运行良好，但第一个代码是错误的？

public class Test<E>{
    E[] array;
    public Test(){
        array = (E[]) new Object[10];
    }
    public E set(E x){
        array[0] = x;
        System.out.println(array[0]);
        return array[0];
    }

    public static void main(String[] args){
        Test<List<Integer>> test = new Test<>();
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        test.set(list);
    }
}

1. 谁能解释为什么第三个代码是正确的而下面的代码是错误的？

第四个代码:

List<Integer>[] array = new List<Integer>[size];

Answer 1

第一个代码

List<Integer>[] array = (List<Integer>[]) new Object[size]; 

第一个代码失败的原因是因为转换并没有改变数组的实际类型，它只是让编译器接受代码是有效的。想象一下，如果您有另一个对底层对象数组的引用:

final int size = 2;
Object[] objectArr = new Object[size];
List<Integer>[] integerArr = (List<Integer>[]) objectArr; // Does not work
objectArr[0] = "foobar";
List<Integer> i = integerArr[0]; // What would happen ??

上面的代码编译得很好，因为你强制编译器接受它的转换。但是您已经可以看到为什么类型转换在运行时工作会出现问题:您最终会得到 List<Integer>[]。现在包含 String , 这没有意义。所以语言不允许这样做。

第二个代码

E[] array = (E[]) new Object[size];

Java 中的泛型有点奇怪。由于各种原因，例如向后兼容性，泛型基本上被编译器删除并且(大部分)不会出现在编译代码中(Type Erasure)。相反，它将使用 series of rules ( JLS spec ) 来确定应该在代码中使用什么类型。对于基本的 unbouded 泛型；这种类型将是 Object .所以，假设 E 没有界限，第二个代码被编译器更改为:

 Object[] array = (Object[]) new Object[size];

因此，由于两个数组在删除后具有完全相同的类型，因此在运行时没有问题，并且转换基本上是多余的。

值得注意的是，这只适用于E。是无界的。比如这个will fail在运行时使用 ClassCastException :

public static <E extends Number> void genericMethod() {
    final int size = 5;
    E[] e = (E[]) new Object[size];
}

那是因为E将被删除到 Number ，你会遇到与第一个代码相同的问题:

Number[] e = (Number[]) new Object[size];

在使用代码时牢记删除很重要。否则，您可能会遇到代码行为与您预期不同的情况。比如下面的代码compiles and runs without exceptions :

public static <E> void genericMethod(E e) {
    final int size = 2;
    Object[] objectArr = new Object[size];
    objectArr[0] = "foobar";

    @SuppressWarnings("unchecked")
    E[] integerArr = (E[]) objectArr;
    integerArr[1] = e;

    System.out.println(Arrays.toString(integerArr));
    System.out.println(e.getClass().getName());
    System.out.println(integerArr.getClass().getName());
}

public static void main(String[] args) {
    genericMethod(new Integer(5)); // E is Integer in this case
}

第三代码

List<Integer>[] array = (List<Integer>[]) new ArrayList[size];

与上面的情况类似，第三个代码将被删除为以下内容:

 List[] array = (List[]) new ArrayList[size];

这没问题，因为 ArrayList是 List 的子类型.

第四代码

List<Integer>[] array = new ArrayList<Integer>[size];

以上不会编译。 the spec 明确禁止创建具有泛型类型参数的类型的数组:

It is a compile-time error if the component type of the array being initialized is not reifiable (§4.7).

具有非无限通配符 (?) 的泛型参数的类型不满足任何 condition for reifiability :

A type is reifiable if and only if one of the following holds:

• It refers to a non-generic class or interface type declaration.
• It is a parameterized type in which all type arguments are unbounded wildcards (§4.5.1).
• It is a raw type (§4.8).
• It is a primitive type (§4.2).
• It is an array type (§10.1) whose element type is reifiable.
• It is a nested type where, for each type T separated by a ".", T itself is reifiable.