为什么强制转换 Object[] 数组是错误的？答案

【问题标题】：Why is it wrong to cast Object[] array?为什么强制转换 Object[] 数组是错误的？
【发布时间】：2015-09-15 13:47:51
【问题描述】：

我对 Java 中的泛型编程非常陌生。

我不明白为什么不能创建泛型类型的数组。

T[] a = new T[size]; //why does this give an error?

如果泛型类型意味着泛型占位符T将在运行时被类名替换，是什么阻止我们创建具有泛型引用的数组？

经过一番搜索，我找到了一种解决方法

T[] a = (T[])new Object[size];   //I don't get how this works?

虽然我找到了解决方案，但我仍然无法理解是什么阻止了创建泛型数组。假设我创建了一个返回 Object 数组的函数。

public Object[] foo(){
        return new Object[12];
}

然后拨打电话

String[] a = (String[])foo();

给出一个 ClassCastException 。但为什么？它看起来不像我将 Object 数组转换为 T 数组的第一行代码吗？

 T[] a = (T[])new Object[size];

如果这没有故障，那为什么不呢？

【问题讨论】：

你一共问了六个问题:)
@SURESH ATTA 我觉得它们都是相关的：/
@Djack：泛型类型并不意味着“泛型占位符 T 将在运行时替换为类名”。它被Object 替换before 运行时。 Java 泛型与 C++ 模板的工作方式不同。

标签： java arrays object generics

【解决方案1】：

部分原因是反过来看。你不能做(String[]) new Object[10]；因为Object 数组不是String 数组。因为

String[] array = new String[10];
array[0] = "foo";
String foo = array[0];

很好，但是

Object[] objectArray = new Object[10];
objectArray[0] = 10;
String[] stringArray = (String[]) objectArray;
String foo = stringArray[0];

...正在尝试将Integer 分配给String，这首先是不允许的。因此，当您将Object[] 转换为String[] 时，此代码将失败。该代码必须在某处抛出ClassCastException。

这对于 Java 来说都是一样的，甚至在泛型被发明之前。接受所有首先。然后转到泛型。

现在，Java 泛型的实现方式实现意味着当您编译代码时，T 会默默地重写为Object。所以T[] array = (T[]) new Object[10] 是被允许的，因为它实际上被重写为Object[] array = new Object[10]。但是一旦你拿出来，事情就出错了。例如，

private static <T> T[] newArray() {
   return (T[]) new Object[10];
}

如果您拨打String[] array = newArray()，您将在呼叫站点获得ClassCastException，而不是在newArray() 内。这就是为什么 Java 会在 (T[]) new Object[10] 处给你一个警告，而这个警告很可能会在以后导致一个真正的 ClassCastException。

一般来说，不要混合使用数组和泛型。解决这一切的方法是正确使用List。

【讨论】：

您的回答很有帮助，但是如果 T 被重写为 Object 那么当我创建一个实例时会发生什么？像Hello<String> = new Hello<>() 这样T[] 是否只保留Object[] 而不会变成String[]？
是的。是的，T[] 仅保留Object[]，然后当您尝试将其作为String[] 取出时，您会得到ClassCastException。 Java 将在您提取泛型并将它们分配给实际类型的任何地方插入类型转换。
因此，如果在编译时将通用占位符重写为Object，那么说T[] = new T[size] 应该没有问题，因为它将被转换为Object[] = new Object[size]。但是编译器却报错了？
不，你根本不能写new T[size]，因为编译器被写成强制你只用它们真正的实际类型创建数组，所以你可以写(T[]) new Object[n]，但是你收到警告。 Java 编译器不允许您假装new T[] 是您可以做的真实事情。
这正是困扰我很久的事情。如果您能澄清这一点，我将非常高兴。 “..因为编写编译器是为了强制您仅使用它们的真实实际类型创建数组”以这种方式编写编译器的真正需要是什么？将 T[size] 转换为 Object[size] 会出现什么问题。

【解决方案2】：

在处理数组时有几点需要注意。

首先，数组被认为是协变的；也就是说，类型化数组将保持其继承链。因此，Integer[] 是 Object[]，与 Integer 是 Object 的方式相同。

这就是您的最后一个示例失败的原因。您想通过foo 将Object[] 转换为String[]：

String[] a = (String[])foo();

Object[] 永远不会是 String[]，因为 Object 不是 String（但总是相反）。

其次，数组和泛型不能很好地混合。泛型被认为是不变的；也就是说，他们不会维护他们的继承链。 List<Integer>不被认为与List<Object> 相同。

至于您的特定示例失败的原因，这是由于编译时的类型擦除。数组需要在编译时知道它们的具体类型，如果没有这些信息，它们就不能被实例化。由于泛型不存储该信息，因此您无法像实例化非泛型数组一样实例化泛型数组。

也就是说，你必须使用演员表：

T[] a = (T[]) new Object[size];

You can read a bit more about generic arrays in this answer，因为它涵盖了您在处理它们时需要了解的大部分要点。

【讨论】：

你说：“...需要在编译时知道它们的具体类型，没有这些信息，它们就不能被实例化” 但是实例化不会在编译时发生，而是在运行时和运行时发生我们确实知道类型参数的具体类型，然后在运行时它可以实例化该具体类型的数组。如果我错了，请纠正我。
@vvtx：是的，你错了。您无法具体化泛型参数。数组需要可重构性。
是的，我了解到数组需要可重构性，但这是在实例化时需要的，即在运行时，并且在运行时你知道你的具体类型。你说：“你不能具体化一个泛型参数”但是当参数类型是非数组时，它在 byecode 中被具体化为 Object 类型，即 T e 在编译后被替换为 Object e 那么什么是停止 T[] e 到 Object [] e?

【解决方案3】：

数组在运行时知道它们的类型。 String[] 知道它是 Strings 的数组。

与此相反，泛型类型参数在运行时被擦除，因此运行时的 List<String> 只是 List。

由于类型参数T 在运行时不可用new T[10]（无法编译）不可能创建一个真正的T[]。

事实并非如此

T[] a = (T[])new Object[size];

不能抛出异常。它可以。 Louis Wasserman 的示例表明它可以在调用站点引发异常，但该行也可以直接引发异常。例如

public static void main(String[] args) {
    foo();
}

static <T extends Number> void foo() {
    T[] array = (T[]) new Object[42];
}

这里，T 的下限是Number，所以在运行时，它会尝试将Object[] 转换为Number[]，这会抛出ClassCastException。

如果您有一个Class<T> 对象clazz，您可以创建一个T[]，例如使用

Array.newInstance(clazz, length);

【讨论】：