Java稍后使用泛型来设置数组的原始类型

Question

我正在尝试用 Java 编写一些简单的数字代码，稍后可以在 float 和 double 之间进行选择。我的类的简化版本如下所示：

public class UniformGrid<T> {

    public T[] data;

    public UniformGrid(int arrayDim) {

        data = new T[arrayDim];

    }
}

这不起作用，我在尝试编译时遇到了通用数组创建错误。谷歌搜索并阅读一些 SO 答案，我了解了 java.lang.reflect.Array 并尝试使用

    data = (T[]) Array.newInstance(T.class, arrayDim);

Which 也不起作用，因为 T （可能）是原始类型。我的 Java 知识很生疏（尤其是在泛型方面），我想知道为什么 new 运算符不能与泛型数组类型一起使用。当然，我也对如何用 Java 解决这个问题感兴趣。

Answer 1

由于类型擦除，您无法在 Java 中创建泛型数组。解决这个问题的最简单方法是使用 List。但如果必须使用数组，则可以为数组使用 Object[] 并确保仅将 T 对象放入其中。 （这是 ArrayList 所采用的策略。）

例如：

private Object[] data = new Object[10];
private int size = 0;

public void add(T obj) {
    data[size++] = obj;
}

public T get(int i){
    return (T) data[i];
}

当然，您会从编译器收到未经检查的警告，但您可以抑制该警告。

Answer 2

创建数组时不能使用泛型，因为您在运行时不知道 T 是什么类型。这称为类型擦除。

解决方案很简单：使用 List;数据。

Answer 3

抱歉，您必须采取另一种方法：

1. 类型参数必须是引用类型，它们不能是原始类型。
2. 只有引用类型支持多态性，并且仅适用于实例方法。原始类型则不然。 float 和 double 没有共同的超类型；您不能编写像 a + b 这样的表达式并在运行时选择是否执行浮点加法或双倍加法。由于 Java（与 C++ 或 C# 不同，它们为每个类型参数发出新代码）对泛型类型的所有实例使用相同的字节码，因此您需要多态性才能使用不同的运算符实现。

如果您确实需要这个，我会研究代码生成，也许作为自动构建的一部分。 （对源代码进行简单的搜索和替换应该能够将在双精度上运行的库转变为在浮点上运行的库。）

Answer 4

这是可能的，只要您使用 Float 和 Double 而不是 float 和 double，因为原始类型是Java 泛型中不允许。当然，这可能会很慢。而且，您将无法（安全地）允许公众直接访问该阵列。所以这个答案不是很有用，但理论上可能很有趣。无论如何，如何构造数组......

data = (T[]) new Object[arrayDim];

这会给你一个警告，但这并不是直接需要担心的事情。它以这种特定的形式工作 - 它位于通用构造函数内，并且 data 是对此新构造的对象的唯一引用。 查看此页面。

您不会能够以您喜欢的方式公开访问此数组对象。您需要在 UniformGrid 中设置方法来获取和设置对象。这样，编译器将确保类型安全，并且运行时不会给您带来任何问题。

private T[] data;
public void set(int pos, T t) {
        data[pos] = t;
}
public T get(int pos) {
        return data[pos];
}

在这种情况下，set 的接口将（在编译时）强制传递正确的类型。底层数组的类型是 Object[] ，但这没关系，因为它可以采用任何引用类型 - 并且所有泛型类型在运行时实际上都是 List

有趣的是吸气剂。编译器“知道”data 的类型是 T[]，因此 getter 将干净地编译并承诺返回 T。因此，只要您将 data 保持私有，并且仅通过 get 和 set 访问它，那么一切都会好起来的。

一些示例代码位于 ideone 上。

public static void main(String[] args) {
        UniformGrid<A> uf = new UniformGrid<A>(1);
        //uf.insert(0, new Object()); // compile error
        uf.insert(0, new A());
        uf.insert(0, new B());
        Object o1= uf.get(0);
        A      o2= uf.get(0);
        // B      o2= uf.get(0); // compiler error
        System.out.println(o1);
        System.out.println(o2);
        System.out.println("OK so far");
        // A via_array1 = uf.data[0]; // Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [LA;
}

正如您所希望的， uf.insert(0, new Object()) 和 B o2= uf.get(0); 存在编译错误，

但您不应该' t 将 data 成员公开。如果这样做，您可以编写并编译A via_array1 = uf.data[0];。该行看起来应该没问题，但是您会遇到运行时异常：Ljava.lang.Object;无法转换为 [LA;。

简而言之，get 和 set 接口提供了一个安全的接口。但是，如果您在使用数组时遇到了这么多麻烦，那么您应该使用 ArrayList来代替。这个故事的寓意是：在任何语言（Java 或 C++）中，无论是否有泛型，都要对数组说不。 :-)

Answer 5

Effective Java，第二版中的第 25 条讨论了这个问题：

数组是协变的且具体化的；泛型是不变的并且被删除。
因此，数组提供运行时类型安全，但不提供编译时类型安全，反之亦然。一般来说，数组和泛型不能很好地混合。