Java關鍵字(一)——instanceof


  instanceof 嚴格來說是Java中的一個雙目運算符,用來測試一個對象是否為一個類的實例,用法為:

boolean result = obj instanceof Class

  其中 obj 為一個對象,Class 表示一個類或者一個接口,當 obj 為 Class 的對象,或者是其直接或間接子類,或者是其接口的實現類,結果result 都返回 true,否則返回false。

  注意:編譯器會檢查 obj 是否能轉換成右邊的class類型,如果不能轉換則直接報錯,如果不能確定類型,則通過編譯,具體看運行時定。

1、obj 必須為引用類型,不能是基本類型

int i = 0;
System.out.println(i instanceof Integer);//編譯不通過
System.out.println(i instanceof Object);//編譯不通過

  instanceof 運算符只能用作對象的判斷。

2、obj 為 null

System.out.println(null instanceof Object);//false

  關於 null 類型的描述在官方文檔:https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se7/html/jls-4.html#jls-4.1 有一些介紹。一般我們知道Java分為兩種數據類型,一種是基本數據類型,有八個分別是 byte  short  int  long  float  double  char boolean,一種是引用類型,包括類,接口,數組等等。而Java中還有一種特殊的 null 類型,該類型沒有名字,所以不可能聲明為 null 類型的變量或者轉換為 null 類型,null 引用是 null 類型表達式唯一可能的值,null 引用也可以轉換為任意引用類型。我們不需要對 null 類型有多深刻的了解,我們只需要知道 null 是可以成為任意引用類型的特殊符號

  在 JavaSE規范 中對 instanceof 運算符的規定就是:如果 obj 為 null,那么將返回 false。

3、obj 為 class 類的實例對象

Integer integer = new Integer(1);
System.out.println(integer instanceof  Integer);//true

  這沒什么好說的,最普遍的一種用法。

4、obj 為 class 接口的實現類

  了解Java 集合的,我們知道集合中有個上層接口 List,其有個典型實現類 ArrayList

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

  所以我們可以用 instanceof 運算符判斷 某個對象是否是 List 接口的實現類,如果是返回 true,否則返回 false

ArrayList arrayList = new ArrayList();
System.out.println(arrayList instanceof List);//true

  或者反過來也是返回 true

List list = new ArrayList();
System.out.println(list instanceof ArrayList);//true

5、obj 為 class 類的直接或間接子類

  我們新建一個父類 Person.class,然后在創建它的一個子類 Man.class

public class Person {

}

  Man.class

public class Man extends Person{
	
}

  測試:

Person p1 = new Person();
Person p2 = new Man();
Man m1 = new Man();
System.out.println(p1 instanceof Man);//false
System.out.println(p2 instanceof Man);//true
System.out.println(m1 instanceof Man);//true

  注意第一種情況, p1 instanceof Man ,Man 是 Person 的子類,Person 不是 Man 的子類,所以返回結果為 false。

6、問題

  前面我們說過編譯器會檢查 obj 是否能轉換成右邊的class類型,如果不能轉換則直接報錯,如果不能確定類型,則通過編譯,具體看運行時定。

  看如下幾個例子:

Person p1 = new Person();

System.out.println(p1 instanceof String);//編譯報錯
System.out.println(p1 instanceof List);//false
System.out.println(p1 instanceof List<?>);//false
System.out.println(p1 instanceof List<Person>);//編譯報錯

  按照我們上面的說法,這里就存在問題了,Person 的對象 p1 很明顯不能轉換為 String 對象,那么自然 Person 的對象 p1 instanceof String 不能通過編譯,但為什么 p1 instanceof List 卻能通過編譯呢?而 instanceof List<Person> 又不能通過編譯了?

7、深究原理

  我們可以看Java語言規范Java SE 8 版:https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-15.html#jls-15.20.2

   如果用偽代碼描述:

boolean result;
if (obj == null) {
  result = false;
} else {
  try {
      T temp = (T) obj; // checkcast
      result = true;
  } catch (ClassCastException e) {
      result = false;
  }
}

  也就是說有表達式 obj instanceof T,instanceof 運算符的 obj 操作數的類型必須是引用類型或空類型; 否則,會發生編譯時錯誤。 

  如果 obj 強制轉換為 T 時發生編譯錯誤,則關系表達式的 instanceof 同樣會產生編譯時錯誤。 在這種情況下,表達式實例的結果永遠為false。

  在運行時,如果 T 的值不為null,並且 obj 可以轉換為 T 而不引發ClassCastException,則instanceof運算符的結果為true。 否則結果是錯誤的

  簡單來說就是:如果 obj 不為 null 並且 (T) obj 不拋 ClassCastException 異常則該表達式值為 true ,否則值為 false 。

  所以對於上面提出的問題就很好理解了,為什么 p1 instanceof String 編譯報錯,因為(String)p1 是不能通過編譯的,而 (List)p1 可以通過編譯。

8、instanceof 的實現策略

  JavaSE 8 instanceof 的實現算法:https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-6.html#jvms-6.5.instanceof

  

 

  1、obj如果為null,則返回false;否則設S為obj的類型對象,剩下的問題就是檢查S是否為T的子類型;

  2、如果S == T,則返回true;

  3、接下來分為3種情況,之所以要分情況是因為instanceof要做的是“子類型檢查”,而Java語言的類型系統里數組類型、接口類型與普通類類型三者的子類型規定都不一樣,必須分開來討論。

  ①、S是數組類型:如果 T 是一個類類型,那么T必須是Object;如果 T 是接口類型,那么 T 必須是由數組實現的接口之一;

  ②、接口類型:對接口類型的 instanceof 就直接遍歷S里記錄的它所實現的接口,看有沒有跟T一致的;

  ③、類類型:對類類型的 instanceof 則是遍歷S的super鏈(繼承鏈)一直到Object,看有沒有跟T一致的。遍歷類的super鏈意味着這個算法的性能會受類的繼承深度的影響。

參考鏈接:https://www.zhihu.com/question/21574535  


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