意外将字符串添加到 List<Integers>答案

【问题标题】：Unexpected adding String to List<Integers>意外将字符串添加到 List<Integers>
【发布时间】：2018-10-06 16:31:14
【问题描述】：

我不明白编译器如何处理以下代码，因为它输出 Test 而我期待一个错误。

List<Integer> b = new ArrayList<Integer>();
List a = b;
a.add("test");
System.out.println(b.get(0));

我希望有人能告诉我编译器在执行代码时经过的确切步骤，以便我理解输出。我目前的理解是：

编译器会在编译期间检查 List 类中是否存在支持参数类型的 add 方法，该类是 add(Object e) 作为其原始类型。
但是，在运行时，它会尝试从实际对象 List 调用 add(Object e)，该对象不包含此方法，因为实际对象不是原始类型，而是包含add(Integer e) 方法。

如果实际对象 List 中没有 add(Object e) 方法，它如何仍然以某种方式将字符串添加到整数列表中？

【问题讨论】：

列表不执行类型检查。毕竟这只是一个引用数组，所以是的，它会工作，但它是不安全的！
a 列表是原始的，这意味着它存储了 Object 引用。因此，您可以向其中添加任何 Java 类，因为所有内容都隐式扩展了 Object。如果您尝试将String 添加到b 列表中，该错误就会起作用。这会在编译时失败，因为泛型会阻止这种情况发生。
很好的问题，你很接近。您的第 1 项是正确的，但 Java 有一个名为 type erasure 的东西，因此您的第 2 项实际上并不适用。
如果实际对象 List 中没有 add(Object e) 方法，那你就搞错了。这是一个List，在运行时它是一个List<Object>，所以是一个add(Object)。编译器插入一个类型转换，这就是失败的原因。
泛型是编译时检查，通过List a = b，您将关闭编译时检查。

标签： java generics collections polymorphism raw-types

【解决方案1】：

你很接近。编译时检查一切正常：

a 是 List 类型，所以调用

a.add("test");

成功了。 b 是（编译时）类型 ArrayList<Integer> 所以

b.get(0)

也检查出来。请注意，仅针对变量的编译时类型进行检查。当编译器看到a.add("test") 时，它确实不知道变量a 引用的对象的运行时值。一般来说，它确实不能（理论计算机科学对此有一个结果），尽管控制流类型分析可以捕获许多这样的东西。像 TypeScript 这样的语言可以在编译时做出惊人的事情。

现在您可能会假设在运行时可以检查这些事情。唉，在 Java 中他们不能。 Java 删除泛型类型。查找有关 Java 类型擦除的文章以了解详细信息。 TL;DR 是编译时的 List<Integer> 在运行时变成原始的 List。 JVM 没有办法“具体化”泛型（尽管其他语言可以！）所以当引入泛型时，Java 决定只删除泛型类型。所以在运行时，您的代码中没有类型问题。

我们看一下编译后的代码：

   0: new           #2                  // class java/util/ArrayList
   3: dup
   4: invokespecial #3                  // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
   7: astore_1
   8: aload_1
   9: astore_2
  10: aload_2
  11: ldc           #4                  // String test
  13: invokeinterface #5,  2            // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
  18: pop
  19: getstatic     #6                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
  22: aload_1
  23: iconst_0
  24: invokeinterface #7,  2            // InterfaceMethod java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object;
  29: invokevirtual #8                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
  32: return

这里可以直接看到没有运行时类型检查。因此，对您的问题的完整（但看似轻率）的答案是 Java 仅在编译时根据 variables 的类型（在编译时已知）检查类型，但泛型类型参数被删除并且代码在没有它们的情况下运行。

【讨论】：

感谢您的评论。我仍然没有 100% 理解它，因为我需要看一下 Java 编译器处理对象编译时间和运行时间的方式。一旦我完全理解了这一点，我敢打赌你的帖子对我来说会更有意义。类型擦除也很有帮助。
同意这是不直观的。要理解的最重要的部分是，当编译器看到a.add(test) 时，编译器只会询问a 的声明类型是什么？ 因为a 被声明为List，所以编译器会这样说好的。即使a 引用的object 是List<Integer>，编译器通常也不知道这一点。它仅根据声明的类型对表达式进行类型检查，而不是根据运行时将存在的值。 “类型擦除”解释了程序运行的原因，但至于它为什么编译，原因是 a 仅声明类型为 List。学习愉快！

【解决方案2】：

这里的惊喜是b.get(0) 没有运行时检查。我们希望编译器将代码解释为：

System.out.println((Integer)b.get(0)); // throws CCE

确实，如果我们要尝试：

Integer str = b.get(0); // throws CCE

我们会得到一个运行时ClassCastException。

事实上，我们甚至会在切换printf 代替println 时遇到同样的错误：

System.out.printf(b.get(0)); // throws CCE

这有什么意义？

这是一个由于向后兼容性而无法修复的错误。如果目标上下文可以允许删除检查强制转换，那么尽管改变了语义，它还是会被忽略。在这种情况下，重载从println(Integer) 变为println(Object)。比这更糟糕的是，println(char[]) 有一个具有不同行为的重载！

无论如何，不要使用原始类型或稀有类型，不要重载来改变行为（或者如果可以管理的话，不要重载）并在将优化提交给无法修复的问题之前要真正小心规格。

【讨论】：