为什么 Java 的 Collection<E>.toArray() 返回 Object[] 而不是 E[]？答案

【问题标题】：Why does Java's Collection<E>.toArray() return an Object[] rather than an E[]?为什么 Java 的 Collection<E>.toArray() 返回 Object[] 而不是 E[]？
【发布时间】：2011-09-04 15:13:52
【问题描述】：

在 Java 泛型之前，Collection.toArray() 无法知道开发人员期望的数组类型（尤其是空集合）。据我了解，这就是成语 collection.toArray(new E[0]) 背后的主要理由。

使用泛型，Collection<E>.toArray() 只能返回一个包含 E 和/或其特化实例的数组。我想知道为什么返回类型仍然是Object[] 而不是E[]。在我看来，返回 E[] 而不是 Object[] 不应破坏现有代码。

见：Collection.toArray()、Collection.toArray(T[])及相关话题java: (String[])List.toArray() gives ClassCastException

【问题讨论】：

标签： java generics collections toarray

【解决方案1】：

这是一个很好的问题。答案是泛型也称为“擦除”。它不仅仅是一个名字。泛型编码的信息仅在编译时使用，然后被删除。所以，JVM 甚至不知道这个泛型类型E，所以它不能创建数组E[]。

其他方法toArray(T[] a) 在运行时从参数接收有关类型的信息。这就是该方法的原型为<T> T[] toArray(T[] a) 的原因：它获取类型为T 的数组，并且可以返回类型为T 的数组。类型作为参数传递。

【讨论】：

为什么同样的方法不适用于 Collection.iterator()？ download.oracle.com/javase/6/docs/api/java/util/… ?
显然，创建通用数组是个问题。在我的泛型类代码中，以下会引发编译器错误“创建泛型数组”： final E[] returnArray = events.toArray( new E[events.size()] );
@Bernhard，你怎么能创建 new E[0] ？这对运行时的 JVM 意味着什么？ Collection 和 toArray() 方法在运行时都没有关于 E 的任何信息
@Bernhard，迭代器不需要知道它返回的对象的类型。相比之下， toArray() 需要实际创建一个适当的运行时类型的数组。

【解决方案2】：

“类型擦除”只是部分解释：Collection 及其toArray() 方法在运行时都没有关于E 的任何信息。

也是因为向后兼容，Collection.toArray() 仍然必须返回 Object[]。在 Java 1.5 之前，无法知道集合的泛型类型，因此这是唯一合理的 API 设计。

【讨论】：

我同意你的观点，卢卡斯。此外，我想从 backwords 兼容性问题开始，但决定擦除更重要。实际上，擦除甚至不允许您返回类型化数组。因此，即使您今天从头开始创建包含泛型的 java 并且根本没有任何兼容性问题，您也无法做到这一点。
你是对的。但我不想重复你的回答:-)。还要检查 Collection.contains(Object) 或 Collection.remove(Object) 出于兼容性原因而未触及。
不，他们不是。之所以这样，是因为不同类的对象可以相等。

【解决方案3】：

@Lukas，关于：“新 E[]”

正如您可能预期的那样，新的 E[0] 引发了编译器错误。我找到的解决方法是：

final E[] returnArray = (E[]) events.toArray( new Event[ events.size() ] );

注意代码在模板类 Listener 中。

在我的解决方法中，类型擦除既是问题也是解决方案。转换为 (E[]) 是安全的，因为它的精确类型被擦除为 Event[]。我看到的唯一缺点是关于“未经检查或不安全的操作”的编译器警告（显然，在这种情况下，强制类型转换不是类型擦除）。

@Lukas，关于向后兼容性

我认为向后兼容性没有什么大问题。使返回类型更特殊与使参数类型更特殊不同。

换句话说，到目前为止期望 Collection.toArray() 返回 Object[] 的源代码应该很高兴收到 E[]。

对于字节码，由于类型擦除，Object[] 和 E[] 无论如何都是相同的。

【讨论】：

在给定的答案下，上面的某些内容会更好地表示为 cmets。 new E[0] 应该可以工作。至于类型擦除，编译器会在编译时擦除泛型类型信息（请参阅stackoverflow.com/questions/339699/…）。因此toArray() 方法在运行时无法访问类型信息，因此无法提供比Object[] 更具体的运行时保证。而toArray(T[])则是在运行时获取传入的类型，因此可以做出保证。
关于向后兼容性，请考虑以下代码：Collection<String> collection = (whatever); Object[] r = collection.toArray(); r[0] = new Object();，这在原始系统下完全可以接受，但如果将 toArray 修改为返回 String[]，则会导致运行时异常。（n.b. 数组的运行时类型没有被擦除，只有泛型类型！）
此外，您认为不相关的编译器警告不是。您的数组不是 E[]，而是 Event[]。这意味着一旦你返回它，如果引用被复制到两个不同的代码部分，其中一个可以这样做：((Event[])returnedArray)[0] = new F();（其中F是一个扩展Event但不是E的类），这将导致其他部分中泛型代码的类型保证（假设数组中的所有值都是E 实例）失败。如果数组确实是 E[] 类型，则在尝试存储 F 时会引发适当的异常。