java - 使用泛型和Varargs的ClassCastException

Question

我最近刚接触Java泛型，并想复制可用于Arrays的JavaScript映射函数。现在我无法弄清楚代码中出了什么问题：

public class Test {

public interface Function<T> {
    public T call(T... vals);
}

public <E> E[] map(E[] array, Function<E> func) {
    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
        array[i] = func.call(array[i]);    <--- Exception
    }
    return array;
}

public Test() {
    Integer foo[] = {3, 3, 4, 9};

    foo = map(foo, new Function<Integer>() {
        @Override
        public Integer call(Integer... vals) {
            return vals[0] += 2;
        }
    });
    for (Integer l : foo) {
        System.out.println(l);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    new Test();
}
}

我在指定的行遇到ClassCastException：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;

我没有在任何地方将Integer Array转换回Object Array，也无法真正弄清楚出了什么问题，因为在那一行中，该数组仍然是Integer Array，并且永远不会进入匿名方法。

抱歉，如果这是我应该轻松找到解决方案的问题，我尝试过但没有发现。另外，如果您不赞成，请告诉我原因。

Answer 1

实际答案

泛型和数组，以及泛型和varargs在Java中混合不好。无论如何，数组在Java中并不常用。在Java中，使用List<Integer>比Integer[]更为常见，这样做可以避免您将要听到的所有麻烦。因此，对于实际程序，只需不要将泛型和数组或泛型和varargs一起使用，就可以了。

请勿阅读其他内容！只需使用List<T>而不是T[]，并且不要将varags与泛型一起使用！

您已被警告。

技术答案

让我们对问题函数进行一些解压缩。我们可以更明确地将其重写为：

public <E> E[] map(E[] array, Function<E> func) {
  E e = array[0];
  E res = func.call(e);
  array[0] = res;
  return array;
}

如果在调试器中逐步执行此功能，则会看到 E res = func.call(e);行引发了异常，但我们甚至从未到达函数调用的主体。

要了解原因，您必须了解数组，泛型和varargs如何一起工作（或不工作）。 call被声明为 public T call(T... vals)。在Java中，语法糖意味着两件事：


call实际上具有类型 T call(T[] vals)
任何调用站点 call(T t1, T t2, /*etc*/)应该转换为 call(new T[]{t1, t2, /*etc*/})，在调用该方法之前，在调用者的代码中隐式构建一个数组。


如果不是在 T的声明中使用像 call这样的类型变量，而是使用像 Integer这样的普通类型或类似的东西，那么事情到此为止。但是由于它是一个类型变量，所以我们必须对泛型和数组之间的相互作用有更多的了解。

泛型和数组

Java中的数组包含有关它们的类型的一些运行时信息：例如，当您说 new Integer[]{7}时，数组对象本身会记住它是作为 Integer数组创建的。这有两个原因，都与转换有关：


如果您有 Integer[]，则如果尝试执行诸如 ((Object[]) myIntegerArray)["not a number!"]之类的偷偷摸摸的操作，Java会抛出运行时错误，否则将使您陷入奇怪的情况，即您的整数数组包含一个字符串。为此，需要在运行时检查您放入数组中的每个值是否与 Integer兼容
您可以将 Integer[]强制转换为 Object[]，然后又转换为 Integer[]，但不能转换为 String[]，如果尝试，则在运行时会在向下转换时得到类转换异常。 Java需要知道该值是作为 Integer[]创建的以支持该值。


另一方面，泛型没有运行时组件。您可能听说过擦除，这是指擦除：所有泛型内容在编译时都会检查，但是会从程序中删除，并且完全不会影响运行时。

那么，如果您尝试制作一些通用类型的数组（如 new T[]{}）会怎样？它不会编译，因为该数组需要在运行时知道 T是什么才能工作，但是Java不知道在运行时 T是什么。因此，编译器根本不允许您构建其中之一。

但是存在漏洞。如果使用泛型类型调用varargs函数，则Java允许程序进行编译。回想一下varargs方法的callsite创建了一个新数组-那么它赋予该数组什么类型呢？在这种情况下，由于 Object[]是 Object的擦除，因此将其仅创建为 T。

在某些情况下，这可以正常工作，但是您的程序不是其中之一。在您的程序中， func的值是

public Integer call(Integer... vals) {
  return vals[0] += 2;
}

身体并不重要；您可以将其替换为 return null;，程序的行为将相同。重要的是它需要 Integer...，而不是 Object...或 T...或类似的东西。请记住， Integer...是语法糖，编译后确实需要 Integer[]。因此，当您在数组上调用此方法时，要做的第一件事就是将其强制转换为 Integer[]。

就是问题所在：在呼叫站点，我们所知道的就是该函数采用了 T...，因此我们使用新创建的 Object[]对其进行了编译（在运行时恰好用整数填充，但是编译器没有这样做）。不能静态地知道）。但是被调用方需要一个 Integer[]，并且由于上述原因，您不能将构造为 new Object[]{}的数组转换为 Integer[]。尝试时，您会得到 java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Ljava.lang.Integer;，它正是程序产生的结果。

这个故事的主旨

没有理由尝试了解上面发生错误的所有详细信息。相反，这是我希望您带走的东西：


首选Java集合（例如 List）而不是数组。集合是Java的方式。
可变参数和泛型不能混合使用。将它们混合在一起时，您可以轻松地走入此类陷阱。不要打开这些门。


希望能有所帮助。