将通用列表转换为数组。为什么我需要使用克隆？

Question

我昨天在写作业时遇到了一个问题。我完成了作业，但我仍然不明白为什么我的代码有效。我必须编写一个排序函数，它将任何可比较的通用对象的可变参数作为参数并返回参数。问题是我必须返回一个排序对象数组。所以我不得不学习更多关于可变参数列表和数组的知识。

函数是这样定义的。

public <T extends Comparable<T>> T[] stableSort(T ... items)

在函数内部，我创建了一个列表，我会对它进行排序并完成所有工作。

List<T> list = new ArrayList<T>(Arrays.asList(items));

在函数的最后，我返回了 list toArray 以便它匹配输出类型 T[]。

list.toArray(items.clone());

我的问题是，既然我已经从可变参数中创建了列表，为什么我必须在 toArray 函数中执行 items.clone() 。这似乎对我做了两件事。我认为arrays.asList() 会将数组的值克隆到列表中，但我不明白为什么要在 toArray() 中的代码末尾再次这样做。我知道这是正确的写法，因为我昨天完成了作业，从班上的论坛上找到了这种写法，但我仍然不明白为什么。

编辑

该任务要求我创建一个包含已排序文件的新数组并将其返回。由于类型擦除，如果没有对适合泛型的类的引用，就无法实例化泛型类型的数组。但是，可变参数数组的类型为 T，所以我应该克隆一个符合泛型约束的类型的数组。我不知道该怎么做。所以我决定使用列表来让我在截止日期前的时间更轻松。

Answer 1

我的问题是，既然我已经从 varargs 中列出了列表，为什么我必须做 items.clone()

你是对的。不幸的是，如果您只使用toArray() 方法，编译器将无法确定数组的类型。您应该得到一个编译错误，提示 Cannot convert from Object[] to T[]。需要调用item.clone() 来协助编译器进行类型推断。另一种方法是说return (T[])list.toArray

也就是说，我不会推荐任何一种方法。将数组转换为列表并首先将其转换回数组并没有什么意义。我没有看到任何你甚至可以从这段代码中理解的重要内容。

Answer 2

在我看来，这里有几个问题，这些问题可能会一起造成一些关于为什么需要做的混乱。

我认为 arrays.asList() 会将数组的值克隆到列表中，但我不明白为什么我要在 toArray() 中的代码末尾再次这样做。

这可能只是它的键入方式，但应该明确的是，您不会克隆数组中的 对象，而只是使用对对象的引用创建一个新 List在数组中。对象本身将与数组中的对象与列表中的对象相同。我相信这可能就是您的意思，但这里的术语可能很棘手。

我认为 arrays.asList() 会将数组的值克隆到列表中...

不是真的。使用Arrays.asList(T[] items) 将为数组items 提供一个视图，该数组实现了java.util.List 接口。这是一个固定大小的列表。你不能添加它。对它的更改，例如替换元素或就地排序，将传递到底层数组。所以如果你这样做

List<T> l = Arrays.asList(T[] items);
l.set(0, null);

...您刚刚将实际数组 items 的索引 0 处的元素设置为 null。

执行此操作的代码部分

List<T> list = new ArrayList<T>(Arrays.asList(items));

可以这样写：

List<T> temp = Arrays.asList(items);
List<T> list = new ArrayList<T>(temp);

第一行是“视图”，第二行将有效地创建一个新的java.util.ArrayList，并按照它们的迭代器返回的顺序填充视图的值（这只是大批）。因此，您现在对list 所做的任何更改都不会更改数组items，但请记住，它仍然只是一个引用列表。 items 和 list 引用了相同的对象，只是按照它们自己的顺序。

我的问题是，既然我已经从可变参数中创建了列表，为什么我必须在 toArray 函数中执行 items.clone()。

这里可能有两个原因。第一个是CKing在他/她的回答中所说的。由于类型擦除和数组在 Java 中实现的方式（有不同的数组类型，具体取决于它是基元数组还是引用数组），如果您只是在列表中调用 toArray()，JVM 将不知道要创建哪种类型的数组，这就是为什么该方法的返回类型为Object[]。因此，为了获取特定类型的数组，您必须向方法提供一个数组，该数组可在运行时用于确定来自的类型。这是 Java API 的一部分，其中泛型通过类型擦除工作，不会在运行时保留，而数组工作的特殊方式结合在一起让开发人员感到惊讶。 A bit of abstraction is leaking there.

但可能还有第二个原因。如果你去查看toArray(T[] a) method in the Java API，你会注意到这部分：

如果列表适合指定的数组，则在其中返回。否则，将使用指定数组的运行时类型和此列表的大小分配一个新数组。

假设另一个开发人员的某些代码正在使用您的 stableSort 方法，如下所示：

T[] items;
// items is created and filled...
T[] sortedItems = stableSort(items);

如果你不做克隆，你的代码会发生什么：

List<T> list = new ArrayList<T>(Arrays.asList(items));
// List is now a new ArrayList with the same elements as items
// Do some things with list, such as sorting
T[] result = list.toArray(items);
// Seeing how the list would fit in items, since it has the same number of elements,
// result IS in fact items

所以现在你的代码的调用者得到了sortedItems，但这个数组与他传入的数组相同数组，即items。你看，可变参数只不过是带有数组参数的方法的语法糖，并且是这样实现的。可能调用者没想到他作为参数传入的数组会被更改，并且可能仍然需要原始顺序的数组。首先进行克隆将避免这种情况，并使该方法的效果不那么令人惊讶。在这种情况下，关于方法的良好文档至关重要。

测试您的分配实现的代码可能需要一个不同的数组，这是您的方法遵守该合同的实际要求。

编辑：

实际上，您的代码可以简单得多。您将通过以下方式实现相同的目标：

T[] copy = items.clone();
Arrays.sort(copy);
return copy;

但您的任务可能是自己实际实现排序算法，所以这一点可能没有实际意义。

Answer 3

你需要使用这个：

List<T> list = new ArrayList<T>(Arrays.asList(items));

当你想做一个内联声明时。

例如：

List<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList("aaa", "bbb", "ccc"));

Answer 4

顺便说一句，您不必使用return list.toArray(items.clone()); 例如，您可以使用return list.toArray(Arrays.copyOf(items, 0));，在那里您将传递给list.toArray() 一个不包含来自items 的任何参数的空数组.

将参数传递给接受参数的list.toArray() 版本的全部意义在于提供一个数组对象，其实际运行时类是它想要返回的数组对象的实际运行时类。这可以通过items.clone() 或items 本身实现（尽管这会导致list.toArray() 将结果元素写入items 指向的原始数组中，您可能不希望发生这种情况），或者，正如我在上面展示的那样，一个具有相同运行时类的空数组。

顺便说一句，需要将参数传递给list.toArray() 根本不是泛型类型问题。即使您使用前泛型 Java 编写了此代码，您也必须做同样的事情。这是因为不带参数的List::toArray() 版本总是返回一个数组对象，其实际运行时类是Object[]，因为List 在运行时不知道它的组件类型是什么。要让它返回一个实际运行时类不同的数组对象，你必须给它一个正确的运行时类的示例数组对象以跟随。这就是为什么预泛型 Java 也有带有一个参数的 List::toArray() 版本；尽管在预泛型中，两种方法都声明返回Object[]，但它们是不同的，因为返回的实际运行时类不同。