Java泛型總結(jié)（二）：泛型與數(shù)組

簡(jiǎn)介

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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(kù)中的容器類是比較特殊的，主要體現(xiàn)在三個(gè)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(huì)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(dòng)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(huì)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(gè)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

泛型數(shù)組

如何創(chuàng)建泛型數(shù)組

如果有一個(gè)類如下：

 class Generic<T> {
 
}

如果要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)泛型數(shù)組，應(yīng)該是這樣： Generic<Integer> ga = new Generic<Integer>[] 不過行代碼會(huì)報(bào)錯(cuò)，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<T> {
 private List<T> array = new ArrayList<T>();
 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<Integer>[] gia;
}

gia 是一個(gè)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(gè)確切類型的數(shù)組，也就是不能使用 new Generic<Integer>[] 具體參見下面的例子：

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

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

我個(gè)人的理解是：由于類型擦除，所以 Generic<Integer> 相當(dāng)于初始類型 Generic，那么 gia = (Generic<Integer>[])new Generic[SIZE] 中的轉(zhuǎn)型其實(shí)還是轉(zhuǎn)型為 Generic[]，看上去像沒轉(zhuǎn)，但是多了編譯器對(duì)參數(shù)的檢查和自動(dòng)轉(zhuǎn)型，向數(shù)組插入 new Object()和 new Generic<Double>()均會(huì)報(bào)錯(cuò)，而 gia[0] 取出給 Generic<Integer> 也不需要我們手動(dòng)轉(zhuǎn)型。

使用 T[] array

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

public class GenericArray<T> {
 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?cái)?shù)組 會(huì)報(bào)錯(cuò)
 public static void main(String[] args) {
 GenericArray<Integer> gai =
 new GenericArray<Integer>(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(gè) Object 數(shù)組，然后轉(zhuǎn)型為 T[]。但數(shù)組實(shí)際的類型還是 Object[]。在調(diào)用 rep()方法的時(shí)候，就報(bào) ClassCastException 異常了，因?yàn)?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(huì)報(bào)錯(cuò)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(dòng)轉(zhuǎn)型。而如果把泛型參數(shù)改成 <T extends Integer> ，那么因?yàn)轭愋褪遣脸降谝粋€(gè)邊界，所以 array = (T[])new Object[sz] 中相當(dāng)于轉(zhuǎn)型為 Integer[]，這應(yīng)該會(huì)報(bào)錯(cuò)。下面是實(shí)驗(yàn)的代碼：

public class GenericArray<T extends Integer> {
 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?cái)?shù)組 會(huì)報(bào)錯(cuò)
 public static void main(String[] args) {
 GenericArray<Integer> gai =
 new GenericArray<Integer>(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 <T> 改成了 <T extends Integer> 那么不用調(diào)用 rep()，在創(chuàng)建泛型數(shù)組的時(shí)候就會(huì)報(bào)錯(cuò)。下面是運(yùn)行結(jié)果：

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

使用 Object[] array

由于擦除，運(yùn)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(shí)際類型，編譯器也許無法發(fā)現(xiàn)潛在的錯(cuò)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(shí)候再轉(zhuǎn)型?？聪旅娴睦樱?/p>

public class GenericArray2<T> {
 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<Integer> gai =
 new GenericArray2<Integer>(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(shí)候數(shù)組的元素被轉(zhuǎn)型為 T，這正是元素的實(shí)際類型。不過調(diào)用 rep() 還是會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)閿?shù)組的實(shí)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(huì)忘記數(shù)組運(yùn)行期的實(shí)際類型，以至于不小心引入錯(cuò)誤。

使用類型標(biāo)識(shí)

其實(shí)使用 Class 對(duì)象作為類型標(biāo)識(shí)是更好的設(shè)計(jì)：

public class GenericArrayWithTypeToken<T> {
 private T[] array;
 @SuppressWarnings("unchecked")
 public GenericArrayWithTypeToken(Class<T> 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<Integer> gai =
 new GenericArrayWithTypeToken<Integer>(
 Integer.class, 10);
 // This now works:
 Integer[] ia = gai.rep();
 }
}

在構(gòu)造器中傳入了 Class<T> 對(duì)象，通過 Array.newInstance(type, sz) 創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組，這個(gè)方法會(huì)用參數(shù)中的 Class 對(duì)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(gè)方法返回 Object 對(duì)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?yàn)閿?shù)組的實(shí)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。

總結(jié)

數(shù)組與泛型的關(guān)系還是有點(diǎn)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(gè)人的理解，如果錯(cuò)誤希望大家指正。下一篇會(huì)總結(jié)通配符的使用。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作能帶來一定的幫助，同時(shí)也希望多多支持創(chuàng)新互聯(lián)！

網(wǎng)站名稱：Java泛型總結(jié)（二）：泛型與數(shù)組
文章源于：http://bm7419.com/article6/ijpeog.html

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