摘要：總結(jié)數(shù)組與泛型的關(guān)系還是有點復(fù)雜的，中不允許直接創(chuàng)建泛型數(shù)組。本文分析了其中原因并且總結(jié)了一些創(chuàng)建泛型數(shù)組的方式。

上一篇文章介紹了泛型的基本用法以及類型擦除的問題，現(xiàn)在來看看泛型和數(shù)組的關(guān)系。數(shù)組相比于Java 類庫中的容器類是比較特殊的，主要體現(xiàn)在三個方面：

數(shù)組創(chuàng)建后大小便固定，但效率更高

數(shù)組能追蹤它內(nèi)部保存的元素的具體類型，插入的元素類型會在編譯期得到檢查

數(shù)組可以持有原始類型 ( int，float等 )，不過有了自動裝箱，容器類看上去也能持有原始類型了

那么當(dāng)數(shù)組遇到泛型會怎樣？ 能否創(chuàng)建泛型數(shù)組呢？這是這篇文章的主要內(nèi)容。

這個系列的另外兩篇文章：

Java 泛型總結(jié)（一）：基本用法與類型擦除

Java 泛型總結(jié)（三）：通配符的使用

如果有一個類如下：

 class Generic {
    
}

如果要創(chuàng)建一個泛型數(shù)組，應(yīng)該是這樣： Generic ga = new Generic[]。不過行代碼會報錯，也就是說不能直接創(chuàng)建泛型數(shù)組。

那么如果要使用泛型數(shù)組怎么辦？一種方案是使用 ArrayList，比如下面的例子：

public class ListOfGenerics {
    private List array = new ArrayList();
    public void add(T item) { array.add(item); }
    public T get(int index) { return array.get(index); }
}

如何創(chuàng)建真正的泛型數(shù)組呢？我們不能直接創(chuàng)建，但可以定義泛型數(shù)組的引用。比如：

public class ArrayOfGenericReference {
    static Generic[] gia;
}

gia 是一個指向泛型數(shù)組的引用，這段代碼可以通過編譯。但是，我們并不能創(chuàng)建這個確切類型的數(shù)組，也就是不能使用 new Generic[]。具體參見下面的例子：

public class ArrayOfGeneric {
    static final int SIZE = 100;
    static Generic[] gia;
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static void main(String[] args) {
        // Compiles; produces ClassCastException:
        //! gia = (Generic[])new Object[SIZE];
        // Runtime type is the raw (erased) type:
        gia = (Generic[])new Generic[SIZE];
        System.out.println(gia.getClass().getSimpleName());
        gia[0] = new Generic();
        //! gia[1] = new Object(); // Compile-time error
        // Discovers type mismatch at compile time:
        //! gia[2] = new Generic();
        Generic g = gia[0];
    }
} /*輸出：
Generic[]
*///:~

數(shù)組能追蹤元素的實際類型，這個類型是在數(shù)組創(chuàng)建的時候建立的。上面被注釋掉的一行代碼： gia = (Generic[])new Object[SIZE]，數(shù)組在創(chuàng)建的時候是一個 Object 數(shù)組，如果轉(zhuǎn)型便會報錯。成功創(chuàng)建泛型數(shù)組的唯一方式是創(chuàng)建一個類型擦除的數(shù)組，然后轉(zhuǎn)型，如代碼： gia = (Generic[])new Generic[SIZE]。gia 的 Class 對象輸出的名字是 Generic[]。

我個人的理解是：由于類型擦除，所以 Generic 相當(dāng)于初始類型 Generic，那么 gia = (Generic[])new Generic[SIZE] 中的轉(zhuǎn)型其實還是轉(zhuǎn)型為 Generic[]，看上去像沒轉(zhuǎn)，但是多了編譯器對參數(shù)的檢查和自動轉(zhuǎn)型，向數(shù)組插入 new Object() 和 new Generic() 均會報錯，而 gia[0] 取出給 Generic 也不需要我們手動轉(zhuǎn)型。

上面的例子中，元素的類型是泛型類。下面看一個元素本身類型是泛型參數(shù)的例子：

public class GenericArray {
    private T[] array;
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public GenericArray(int sz) {
        array = (T[])new Object[sz];   // 創(chuàng)建泛型數(shù)組
    }
    public void put(int index, T item) {
        array[index] = item;
    }
    public T get(int index) { return array[index]; }
    // Method that exposes the underlying representation:
    public T[] rep() { return array; }     //返回數(shù)組 會報錯
    public static void main(String[] args) {
        GenericArray gai =
        new GenericArray(10);
        // This causes a ClassCastException:
        //! Integer[] ia = gai.rep();
        // This is OK:
        Object[] oa = gai.rep();
    }
}

在上面的代碼中，泛型數(shù)組的創(chuàng)建是創(chuàng)建一個 Object 數(shù)組，然后轉(zhuǎn)型為 T[]。但數(shù)組實際的類型還是 Object[]。在調(diào)用 rep()方法的時候，就報 ClassCastException 異常了，因為 Object[] 無法轉(zhuǎn)型為 Integer[]。

那創(chuàng)建泛型數(shù)組的代碼 array = (T[])new Object[sz] 為什么不會報錯呢？我的理解和前面介紹的類似，由于類型擦除，相當(dāng)于轉(zhuǎn)型為 Object[]，看上去就是沒轉(zhuǎn)，但是多了編譯器的參數(shù)檢查和自動轉(zhuǎn)型。而如果把泛型參數(shù)改成 ，那么因為類型是擦除到第一個邊界，所以 array = (T[])new Object[sz] 中相當(dāng)于轉(zhuǎn)型為 Integer[]，這應(yīng)該會報錯。下面是實驗的代碼：

public class GenericArray {
    private T[] array;
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public GenericArray(int sz) {
        array = (T[])new Object[sz];   // 創(chuàng)建泛型數(shù)組
    }
    public void put(int index, T item) {
        array[index] = item;
    }
    public T get(int index) { return array[index]; }
    // Method that exposes the underlying representation:
    public T[] rep() { return array; }     //返回數(shù)組 會報錯
    public static void main(String[] args) {
        GenericArray gai =
        new GenericArray(10);
        // This causes a ClassCastException:
        //! Integer[] ia = gai.rep();
        // This is OK:
        Object[] oa = gai.rep();
    }
}

相比于原始的版本，上面的代碼只修改了第一行，把 改成了 ，那么不用調(diào)用 rep()，在創(chuàng)建泛型數(shù)組的時候就會報錯。下面是運行結(jié)果：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;
at GenericArray.(GenericArray.java:15)

由于擦除，運行期的數(shù)組類型只能是 Object[]，如果我們立即把它轉(zhuǎn)型為 T[]，那么在編譯期就失去了數(shù)組的實際類型，編譯器也許無法發(fā)現(xiàn)潛在的錯誤。因此，更好的辦法是在內(nèi)部最好使用 Object[] 數(shù)組，在取出元素的時候再轉(zhuǎn)型?？聪旅娴睦樱?/p>

public class GenericArray2 {
    private Object[] array;
    public GenericArray2(int sz) {
        array = new Object[sz];
    }
    public void put(int index, T item) {
        array[index] = item;
    }
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public T get(int index) { return (T)array[index]; }
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public T[] rep() {
        return (T[])array; // Warning: unchecked cast
    }
    public static void main(String[] args) {
        GenericArray2 gai =
        new GenericArray2(10);
        for(int i = 0; i < 10; i ++)
        gai.put(i, i);
        for(int i = 0; i < 10; i ++)
        System.out.print(gai.get(i) + " ");
        System.out.println();
        try {
            Integer[] ia = gai.rep();
        } catch(Exception e) { System.out.println(e); }
    }
} /* Output: (Sample)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;
*///:~

現(xiàn)在內(nèi)部數(shù)組的呈現(xiàn)不是 T[] 而是 Object[]，當(dāng) get() 被調(diào)用的時候數(shù)組的元素被轉(zhuǎn)型為 T，這正是元素的實際類型。不過調(diào)用 rep() 還是會報錯， 因為數(shù)組的實際類型依然是Object[]，終究不能轉(zhuǎn)換為其它類型。使用 Object[] 代替 T[] 的好處是讓我們不會忘記數(shù)組運行期的實際類型，以至于不小心引入錯誤。

其實使用 Class 對象作為類型標(biāo)識是更好的設(shè)計：

public class GenericArrayWithTypeToken {
    private T[] array;
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public GenericArrayWithTypeToken(Class type, int sz) {
        array = (T[])Array.newInstance(type, sz);
    }
    public void put(int index, T item) {
        array[index] = item;
    }
    public T get(int index) { return array[index]; }
    // Expose the underlying representation:
    public T[] rep() { return array; }
    public static void main(String[] args) {
        GenericArrayWithTypeToken gai =
        new GenericArrayWithTypeToken(
        Integer.class, 10);
        // This now works:
        Integer[] ia = gai.rep();
    }
}

在構(gòu)造器中傳入了 Class 對象，通過 Array.newInstance(type, sz) 創(chuàng)建一個數(shù)組，這個方法會用參數(shù)中的 Class 對象作為數(shù)組元素的組件類型。這樣創(chuàng)建出的數(shù)組的元素類型便不再是 Object，而是 T。這個方法返回 Object 對象，需要把它轉(zhuǎn)型為數(shù)組。不過其他操作都不需要轉(zhuǎn)型了，包括 rep() 方法，因為數(shù)組的實際類型與 T[] 是一致的。這是比較推薦的創(chuàng)建泛型數(shù)組的方法。

數(shù)組與泛型的關(guān)系還是有點復(fù)雜的，Java 中不允許直接創(chuàng)建泛型數(shù)組。本文分析了其中原因并且總結(jié)了一些創(chuàng)建泛型數(shù)組的方式。其中有部分個人的理解，如果錯誤希望大家指正。下一篇會總結(jié)通配符的使用，有興趣的讀者可進(jìn)入下一篇：Java 泛型總結(jié)（三）：通配符的使用。

參考

Java 編程思想

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