泛型、数组和 ClassCastException

Question

我想这里一定发生了一些我不知道的微妙事情。 请考虑以下情况：

public class Foo<T> {
  private T[] a = (T[]) new Object[5];

  public Foo() {
    // Add some elements to a
  }

  public T[] getA() {
    return a;
  }
}

假设您的 main 方法包含以下内容：

Foo<Double> f = new Foo<Double>();
Double[] d = f.getA();

您将收到 CastClassException，其中包含消息 java.lang.Object 无法转换为 java.lang .双。

谁能告诉我为什么？ 我对 ClassCastException 的理解是，当您尝试将对象强制转换为无法强制转换的类型时，会抛出该异常。 也就是说，对于它不是实例的子类（引用文档）。 例如：

Object o = new Double(3.);
Double d = (Double) o; // Working cast
String s = (String) o; // ClassCastException

看来我能做到这一点。 如果 a 只是一个 T 而不是数组 T[]，我们可以获取 a 并强制转换它，而无需一个问题。 为什么数组会破坏这个？

谢谢。

Answer 1

Foo<Double> f = new Foo<Double>();

当您使用此版本的泛型类 Foo 时，对于成员变量 a，编译器实际上会采用以下行：

private T[] a = (T[]) new Object[5];

并将 T 替换为 Double 得到这个：

private Double[] a = (Double[]) new Object[5];

你不能从 Object 转换为 Double，因此会出现 ClassCastException。

更新和说明：实际上，在运行一些测试代码后，ClassCastException 比这更微妙。 例如，这个 main 方法将正常工作，没有任何异常：

public static void main(String[] args) {
    Foo<Double> f = new Foo<Double>();
    System.out.println(f.getA());
}

就会出现问题：

public static void main(String[] args) {
    Foo<Double> f = new Foo<Double>();
    Double[] a2 = f.getA(); // throws ClassCastException
    System.out.println(a2);
}

当您尝试将 f.getA() 分配给 Double[] 类型的引用时， 是因为成员变量a的类型信息在运行时被删除。 泛型仅在编译时提供类型安全（我在最初的帖子中以某种方式忽略了这一点）。 所以问题并不是

private T[] a = (T[]) new Object[5];

因为在运行时这段代码实际上是

private Object[] a = new Object[5];

方法 getA() 的结果时出现的问题，该方法在运行时实际上返回一个 Object[]，被分配给类型 Double[] 的引用 - 此语句会抛出 ClassCastException，因为 Object 无法转换为 Double。

更新 2：回答最后一个问题“为什么数组会破坏这个？” 答案是因为语言规范不支持通用数组创建。 请参阅此论坛帖子了解更多信息 - 为了向后兼容，什么都不知道关于运行时 T 的类型。

Answer 2

@mattb 的解释可能存在一些小错误。

错误不是

java.lang.Object 无法转换为 java.lang.Double。

这是：

[Ljava.lang.Object; 无法转换为 [Ljava.lang.Double

[L 表示数组。 也就是说，错误在于对象的数组无法转换为 Double 数组。 这和下面的情况是一样的：

Object[] oarr = new Object[10];
Double[] darr = (Double[]) oarr;

这显然是不允许的。

对于创建类型安全数组的问题，另一种选择是在 init 中排除类对象并使用 Array.newInstance：

import java.lang.reflect.Array;

class Foo<T> {
  private T[] a ;

  public Foo(Class<T> tclass) {
    a = (T[]) Array.newInstance(tclass, 5);
  }

  public T[] getA() {
    return a;
  }

  public static <T> Foo<T> create(Class<T> tclass) {
    return new Foo<T>(tclass);
  }
}

class Array1
{
  public static final void main(final String[] args) {
    Foo<Double> f = Foo.create(Double.class);
    Double[] d = f.getA();
  }


}

Answer 3

@matt b：谢谢你的回答！ 很有帮助。

我为感兴趣的人找到了一种解决方法：为 getA 方法提供一个要填充的初始化数组。 这样类型信息就可用了。

public class Foo<T> {
  private T[] a = (T[]) new Object[5];

  public Foo() {
    // Add some elements to a
  }

  public T[] getA(T[] holdA) {
    // Check whether holdA is null and handle it...then:
    holdA = (T[]) Array.newInstance(holdA.getClass().getComponentType(), a.length);
    System.arraycopy(a, 0, holdA, 0, a.length);
    return holdA;
  }
}

然后对于你的主要方法：

public static void main(String[] args) {
  Foo<Double> f = new Foo<Double>();
  Double[] a2 = new Double[1];
  a2 = f.getA(a2);
}