Java如何创建通用数组？

Question

我不理解泛型和数组之间的联系。

我可以使用通用类型创建数组引用：

private E[] elements; //GOOD

但是不能创建具有通用类型的数组对象：

elements = new E[10]; //ERROR

但它有效：

elements = (E[]) new Object[10]; //GOOD

Answer 1

你不应该混淆数组和泛型。他们在一起不好。数组和泛型类型执行类型检查的方式有所不同。我们说数组是经过整形的，而泛型则不是。结果，你会看到这些差异适用于数组和泛型。

数组是协变的，泛型不是：
那意味着什么？你现在必须已经知道以下分配有效：

Object[] arr = new String[10];

基本上，Object[]是的超类型String[]，因为Object是的超类型String。对于泛型而言并非如此。因此，以下声明无效，并且不会编译：

List<Object> list = new ArrayList<String>(); // Will not compile.

原因是，泛型是不变的。

强制类型检查：

Java中引入了泛型，以在编译时强制进行更强大的类型检查。因此，由于类型擦除，泛型类型在运行时没有任何类型信息。因此，的List<String>静态类型为，List<String>而动态类型为List。

但是，数组带有组件类型的运行时类型信息。在运行时，数组使用“数组存储”检查来检查是否要插入与实际数组类型兼容的元素。因此，以下代码：

Object[] arr = new String[10];
arr[0] = new Integer(10);

会很好地编译，但由于ArrayStoreCheck而在运行时失败。对于泛型，这是不可能的，因为编译器将通过提供编译时间检查来避免运行时异常，从而避免像上面所示那样创建引用，从而避免了运行时异常。

那么，通用数组创建有什么问题？
数组，其组件类型为一个的创建类型参数，一个具体参数类型或者一个有界通配符参数化类型，是类型不安全。

考虑如下代码：

public <T> T[] getArray(int size) {
    T[] arr = new T[size];  // Suppose this was allowed for the time being.
    return arr;
}

由于T在运行时不知道的类型，因此创建的数组实际上是Object[]。因此，上述方法在运行时将如下所示：

public Object[] getArray(int size) {
    Object[] arr = new Object[size];
    return arr;
}

现在，假设你将此方法称为：

Integer[] arr = getArray(10);

这是问题所在。你刚刚将分配Object[]给的引用Integer[]。上面的代码可以正常编译，但在运行时将失败。

这就是为什么禁止通用数组创建的原因。

为什么类型转换new Object[10]到E[]作品？
现在你最后一个疑问，为什么下面的代码起作用：

E[] elements = (E[]) new Object[10];

上面的代码具有与上述相同的含义。如果你注意到了，当你将类型转换转换为未知组件类型的数组时，编译器将向你发出未经检查的转换警告。这意味着强制转换可能会在运行时失败。例如，如果你在上述方法中具有该代码：

public <T> T[] getArray(int size) {
    T[] arr = (T[])new Object[size];        
    return arr;
}

然后调用像这样调用它：

String[] arr = getArray(10);

这将在运行时失败，并带有ClassCastException。因此，没有这种方法将永远无法正常工作。

创建类型数组List []呢？
问题是一样的。由于类型擦除，a List []只是a List[]。因此，在允许创建此类数组的情况下，让我们看看会发生什么：

List<String>[] strlistarr = new List<String>[10];  // Won't compile. but just consider it
Object[] objarr = strlistarr;    // this will be fine
objarr[0] = new ArrayList<Integer>(); // This should fail but succeeds.

现在，上述情况下的ArrayStoreCheck将在运行时成功，尽管它应该引发ArrayStoreException。这是因为List []和List []都List[]在运行时编译到。

那么我们可以创建无界通配符参数化类型的数组吗？
是。原因是，a List<?>是可更改的类型。这是有道理的，因为根本没有关联的类型。因此，没有由于类型擦除而造成的损失。因此，创建此类数组是完全类型安全的。

List<?>[] listArr = new List<?>[10];
listArr[0] = new ArrayList<String>();  // Fine.
listArr[1] = new ArrayList<Integer>(); // Fine

以上两种情况都很好，因为List<?>是泛型类型的所有实例化的超级类型List 。因此，它不会在运行时发出ArrayStoreException。原始类型数组也是如此。由于原始类型也是可更改类型，因此可以创建array List[]。

因此，就像你只能创建可验证类型的数组，而不能创建不可验证类型的数组。请注意，在上述所有情况下，数组的声明都是可以的，这是使用new运算符创建数组的过程，这会产生问题。但是，没有必要声明这些引用类型的数组，因为它们只能指向null（忽略无边界类型）。

有什么解决方法E[]吗？

是的，你可以使用以下Array#newInstance()方法创建数组：

public <E> E[] getArray(Class<E> clazz, int size) {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    E[] arr = (E[]) Array.newInstance(clazz, size);

    return arr;
}

需要类型转换，因为该方法返回一个Object。但是你可以确定这是安全的。因此，你甚至可以在该变量上使用@SuppressWarnings。