java - 泛型、数组和 ClassCastException

Question

我认为这里一定发生了一些我不知道的微妙事情。考虑以下因素:

public class Foo<T> {
  private T[] a = (T[]) new Object[5];

  public Foo() {
    // Add some elements to a
  }

  public T[] getA() {
    return a;
  }
}

假设您的 main 方法包含以下内容:

Foo<Double> f = new Foo<Double>();
Double[] d = f.getA();

您将收到 CastClassException，其中包含消息 java.lang.Object 无法转换为 java.lang.Double。

谁能告诉我为什么？我对 ClassCastException 的理解是，当您尝试将对象强制转换为无法强制转换的类型时，会抛出该异常。也就是说，对于它不是实例的子类(引用文档)。例如:

Object o = new Double(3.);
Double d = (Double) o; // Working cast
String s = (String) o; // ClassCastException

看来我可以做到这一点。如果 a 只是一个 T 而不是数组 T[]，我们就可以获取 a 并毫无问题地进行转换。为什么数组会破坏这个？

谢谢。

Answer 1

Foo<Double> f = new Foo<Double>();

当您使用此版本的泛型类 Foo 时，对于成员变量 a，编译器实际上会采用以下行:

private T[] a = (T[]) new Object[5];

并将 T 替换为 Double 即可得到:

private Double[] a = (Double[]) new Object[5];

您无法从 Object 转换为 Double，因此会出现 ClassCastException。

更新和说明:实际上，在运行一些测试代码后，ClassCastException 比这更微妙。例如，这个 main 方法将正常工作，没有任何异常:

public static void main(String[] args) {
    Foo<Double> f = new Foo<Double>();
    System.out.println(f.getA());
}

当您尝试将 f.getA() 分配给 Double[] 类型的引用时，会出现问题:

public static void main(String[] args) {
    Foo<Double> f = new Foo<Double>();
    Double[] a2 = f.getA(); // throws ClassCastException
    System.out.println(a2);
}

这是因为成员变量a的类型信息在运行时被删除。泛型仅在编译时提供类型安全(我在最初的帖子中以某种方式忽略了这一点)。所以问题不是

private T[] a = (T[]) new Object[5];

因为在运行时这段代码实际上是

private Object[] a = new Object[5];

当方法 getA()(在运行时实际上返回一个 Object[])的结果被分配给类型为 Double[] 的引用时，就会出现问题 - 该语句会抛出 ClassCastException，因为 Object 无法转换为 Double。

更新 2:回答最后一个问题“为什么数组会破坏这个？”答案是因为语言规范不支持通用数组创建。 See this forum post for more - 为了向后兼容，运行时 T 的类型一无所知。