解讀王垠博客“一道 Java 面試題”

       偶然拜讀IT界知名大佬王垠老師的博客，發現一個有意思的題目：

// 這段代碼里面到底哪一行錯了？為什么？
// 原文：http://www.yinwang.org/blog-cn/2020/02/13/java-type-system
public static void f() {
    String[] a = new String[2];
    Object[] b = a;
    a[0] = "hi";
    b[1] = Integer.valueOf(42);
}

       雖然小菜才疏學淺，但本着學習交流的態度，寫下此篇文章來分析一下這個問題。

 

       首先我們要讀懂每一行代碼在做什么：

      

       String[] a = new String[2]; 定義一個字符串類型的數組a，並初始化。

       Object[] b = a; 定義一個對象類型的數組b，並將字符串類型數組a賦值給b。

       a[0] = "hi"; 使用變量a訪問數組中的第一個元素，賦值。

       b[1] = Integer.valueOf(42); 使用變量b訪問數組中的第二個元素，賦值。

 

       只有簡單的四行代碼，相信讀者都可以看的懂。

       先不考慮太多，直接執行一下代碼，編譯通過，運行報錯：java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Integer。

       錯誤提示我們第四行代碼有問題，不可以將整型數據存儲到數組b中，而b是一個Object類型的數組，編譯通過，卻無法賦值。

       分析一下原因，數組b的引用指向數組a，我們操作數組b，實際在內存中，訪問的應該是數組a，而數組a是一個字符串類型數組，整個過程中，並不存在Object類型的數組，僅有一個字符串類型的數組在內存中被創建，如圖：

       變量a和變量b只不過是門面，通過這兩道門，到達的是同一個房間。只不過a門只允許String類型通過，而b門沒有任何限制。

       因此，假如我們寫下a[0] = Integer.valueOf(42);，編譯器立刻會發現錯誤，提示類型錯誤，而b[1] = Integer.valueOf(42);的寫法是符合規則的，但由於實際數據結構是String數組，所以運行肯定無法通過。

       為什么會這樣？出現這種問題的根本原因，在於Object[] b = a;，嚴格來說，這種語法是錯誤的，但是在JDK規范中卻被認可。

       為什么說是錯誤的？面向對象中的繼承我們再熟悉不過了，子類完全具有父類的能力，子類可以退化成為父類。

       單說String的確是Object的子類，完全符合規則，但數組是另一回事，本例中String數組僅僅能容納String類型的元素，而Object數組可以容納任意類型的元素，String數組並非完全具有Object數組的能力。

       從另一個角度看，無論是String[] a還是Object[] b，這兩種寫法中的變量a和變量b，僅僅能決定指針的指向(引用哪個具體的數組)，而無法控制數組內的元素，只能整體操作，而數組必然要涉及某個元素的部分操作，這就造成數組內部數據結構的“逸出”，必然會出現問題。

綜上，數組之間的抽象是錯誤的，數組之間沒有直接的繼承的能力，不屬於面向對象繼承的討論范疇。

       實際編寫代碼時，不必過分糾結這個問題，盡量不使用這種危險的操作，而是用更加優雅的方式去實現：

// 這樣就能很好的發現錯誤，避免給自己挖坑
public static void f() {
    String[] a = new String[2];
    Object b = a;  //數組本身也是對象
    a[0] = "hi";
    ((String[]) b)[1] = Integer.valueOf(42);
}