分析一下為什么JAVA不支持泛型類型的數組

 

首先大家參考一下這篇文章

http://www.blogjava.net/sean/archive/2005/08/09/9630.html

sean的這篇文章大部分是對的，但是到最后的結論部分“想想看，我們本來定義的是裝Map<Integer, String>的數組，結果我們卻可以往里面放任何Map，接下來如果有代碼試圖按原有的定義去取值，后果是什么不言自明。”，我覺得可以討論討論。

其實，sean的文中也提到，Java對泛型的支持其實就是在編譯器中做了做手腳，增加了一些強制類型轉換的代碼，也就是說原來需要我們手動寫的一些強制類型轉換的代碼，在泛型的世界里，Java編譯器就幫我們做了。

下面來一步步的分析泛型數組的問題：

Java中的泛型做了什么

首先看一下Java中的泛型做了什么。看下面這段代碼：

public class GenTest<T> {
    T value;

    public T getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(T t) {
        value = t;
    }
}

 

使用javap命令反編譯生成的GenTest類的class文件，可以得到下面的輸出：

javap -c -p GenTest
Compiled from "GenTest.java"
public class GenTest extends java.lang.Object{
java.lang.Object value;

public GenTest();
  Code:
   0:   aload_0
   1:   invokespecial   #12; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   4:   return

public java.lang.Object getValue();
  Code:
   0:   aload_0
   1:   getfield        #23; //Field value:Ljava/lang/Object;
   4:   areturn

public void setValue(java.lang.Object);
  Code:
   0:   aload_0
   1:   aload_1
   2:   putfield        #23; //Field value:Ljava/lang/Object;
   5:   return

}

 

我們清楚的看到，泛型T在GenTest類中就是Object類型（ java.lang.Object value;）。同樣，get方法和set方法也都是將泛型T當作Object來處理的。如果我們規定泛型是Numeric類或者其子類，那么在這里泛型T就是被當作Numeric類來處理的。

好，既然GenTest類中沒有什么乾坤，那么我們繼續看使用GenTest的時候又什么新東西：

public class UseGenTest {

    public static void main(String[] args) {
        String value = "value";
        GenTest<String> test = new GenTest<String>();
        test.setValue(value);
        String nv = test.getValue();
    }
}

使用javap命令反編譯生成的GenTest類的class文件，可以得到下面的輸出：

D:\mymise\eclipse\workspace\Test\bin>javap -c -p UseGenTest
Compiled from "UseGenTest.java"
public class UseGenTest extends java.lang.Object{
public UseGenTest();
  Code:
   0:   aload_0
   1:   invokespecial   #8; //Method java/lang/Object."<init>":()V
   4:   return

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
   0:   ldc     #16; //String value
   2:   astore_1
   3:   new     #18; //class GenTest
   6:   dup
   7:   invokespecial   #20; //Method GenTest."<init>":()V
   10:  astore_2
   11:  aload_2
   12:  aload_1
   13:  invokevirtual   #21; //Method GenTest.setValue:(Ljava/lang/Object;)V
   16:  aload_2
   17:  invokevirtual   #25; //Method GenTest.getValue:()Ljava/lang/Object;
   20:  checkcast       #29; //class java/lang/String
   23:  astore_3
   24:  return

}

 

重點在17、20和23三處。17就是調用getValue方法。而20則是關鍵——類型檢查。也就是說，在調用getValue方法之后，並沒有直接把返回值賦值給nv，而是先檢查了返回值是否是String類型，換句話說，“ String nv  =  test.getValue();”被編譯器變成了“ String nv  = (String)test.getValue();”。最后，如果檢查無誤，在23處才會賦值。也就是說，如果沒有完成類型檢查，則會報出類似ClassCastException，而代碼將不會繼續向下執行，這就有效的避免了錯誤的出現。
也就是說：在類的內部，泛型類型就是被基類型代替的（默認是Object類型），而對外，所有返回值類型為泛型類型的方法，在真正使用返回值之前，都是會經過類型轉換的。

為什么不支持泛型的數組？

根據上面的分析可以看出來，泛型其實是挺嚴謹的，說白了就是在“編譯的時候通過增加強制類型轉換的代碼，來避免用戶編寫出可能引發ClassCastException的代碼”。這其實也算是Java引入泛型的一個目的。

但是，一個頗具諷刺意味的問題出現了：如果允許了泛型數組，那么編譯器添加的強制類型轉換的代碼就會有可能是錯誤的。
看下面的例子：

//下面的代碼使用了泛型的數組，是無法通過編譯的
GenTest<String> genArr[] = new GenTest<String>[2];
Object[] test = genArr;
GenTest<StringBuffer> strBuf = new GenTest<StringBuffer>();
strBuf.setValue(new StringBuffer());
test[0] = strBuf;
GenTest<String> ref = genArr[0]; //上面兩行相當於使用數組移花接木，讓Java編譯器把GenTest<StringBuffer>當作了GenTest<String>
String value = ref.getValue();// 這里是重點！

上面的代碼中，最后一行是重點。根據本文第一部分的介紹，“ String value  =  ref.getValue()”會被替換成“ String value  = (String)ref.getValue()”。當然我們知道，ref實際上是指向一個存儲着StringBuffer對象的GenTest對象。所以，編譯器生成出來的代碼是隱含着錯誤的，在運的時候就會拋出ClassCastException。

但是，如果沒有“ String value  =  ref.getValue();”這行代碼，那么程序可以說沒有任何錯誤。這全都是Java中多態的功勞。我們來分析一下，對於上面代碼中創建出來的 GenTest 對象，其實無論value引用實際指向的是什么對象，對於類中的代碼來說都是沒有任何影響的——因為在GenTest類中，這個對象僅僅會被當作是基類型的對象（在這里也就是Object的對象）來使用。所以，無論是String的對象，還是StringBuffer的對象，都不可能引發任何問題。舉例來說，如果調用valued的hashcode方法，那么，如果value指向的是String的對象，實際執行的就是String類中的hashcode方法，如果是StringBuffer的對象，那么實際執行的就是StringBuffer類中的hashcode方法。

從這里可以看出，即使支持泛型數組也不會帶來什么災難性的后果，最多就是可能引發ClassCastException。而且平心而論，這個還是程序員自己的錯誤，實在算不得是Java編譯器的錯誤。

但是從另一個角度看，這確實是個巨大的諷刺：泛型是為了消滅ClassCastException而出現的，但是在這個時候它自己卻引發了ClassCastException。咱們中國人把這個叫做搬起石頭砸自己的腳。

當然制定JSR的那幫子人可能沒學過中文，但是他們肯定是發現了這個令他們糾結的問題。被標榜為Java 5重要feature的泛型竟然陷入了這么一個怪圈。於是，他們在某個月黑風高的晚上，在某個猥瑣的會議室內，悄悄的決定一不做二不休——不支持泛型的數組了。（本段內容系作者猜測，並無任何事實根據，如有雷同，純粹巧合。）