Java:通用类型转换中(缺乏)错误

Question

我不明白为什么我的 Java 代码没有出现错误。我有一个使用泛型类型的类:

import java.util.*;  // For ArrayList
public class Hat<T>
{
  public ArrayList<T> convert(String s)
  {
    T t = (T) s;    // Cast happens here

    ArrayList<T> list = new ArrayList<T>();
    list.add(t);
    return list;
  }
}

然后，我执行一些我认为应该会产生错误的代码:

Hat<Integer> h = new Hat<Integer>();
ArrayList<Integer> iList = h.convert("hello");

它的作用是创建一个整数数组列表，它以某种方式有一个字符串作为元素!这不会在运行时引发任何错误，即使您打印 ArrayList(它打印“[hello]”)也不会。

我预计“convert”方法会抛出错误。为什么这没有发生，有可能实现吗？有趣的是，当我尝试从 ArrayList 中以整数形式获取元素时，就会发生这种情况，但错误并非来自“convert”方法。

Answer 1

在Java中，泛型仅在编译时使用；它们在类型检查器验证程序后被“删除”，并且对程序的执行没有影响。特别是，在运行时，ArrayList<Integer> 之间没有区别。和一个ArrayList<String> (或任何其他的 ArrayList )。类型检查完成后，你的程序被删除，执行的程序相当于:

public class Hat
{
  public ArrayList convert(String s)
  {
    Object t = s;
    ArrayList list = new ArrayList();
    list.add(t);
    return list;
  }
}

Hat h = new Hat();
ArrayList iList = h.convert("hello");

其行为与您观察到的方式相同。

所以问题是，当这个程序明显产生一个声称是 ArrayList<Integer> 的错误值时，为什么要进行类型检查？但包含字符串？类型系统不应该拒绝这样的程序吗？

嗯，确实如此，只是有一个很大的漏洞:未经检查的强制转换。当您对涉及泛型的类型进行强制转换时 - 在您的情况下，行 T t = (T) s; -- 由于删除，Java 在运行时没有任何东西可以用来测试强制转换是否有效。 Java 设计者可能不允许这种类型的转换，在这种情况下你的程序将无法编译。

不过，他们并没有那样做。相反，他们选择允许涉及泛型的强制转换，并相信编写强制转换的程序员比编译器更聪明，并且知道强制转换会成功。但是，如果您使用这些强制转换之一，那么所有的赌注都会被取消，并且正如您所发现的那样，类型系统最终可能会出现 ArrayList<Integer> 。实际上包含字符串的 s。所以警告你需要小心，他们有编译器但每当您编写此类强制转换时，都会发出“未经检查的强制转换”警告，提醒您存在可疑的强制转换，并且由您来证明它是正确的。在我工作过的代码库中，未经检查的强制转换需要用 @SuppressWarning 进行注释。以及描述为什么强制转换始终有效的评论。

如果您想要处理未经检查的强制转换并且希望发出运行时检查怎么办？在这种情况下，您将必须自己编写运行时检查程序。您通常可以使用 Class 来执行此操作对象。根据您的情况，您可以添加额外的 Class参数到您的 Hat代表您期望的类的构造函数 T是，并使用它来进行在运行时检查的类型安全转换:

public class Hat<T>
{
  private final Class<? extends T> expectedClass;

  public Hat(Class<? extends T> expectedClass)
  {
    this.expectedClass = expectedClass;
  }

  public ArrayList<T> convert(String s)
  {
    T t = expectedClass.cast(s);  // This cast will fail at runtime if T isn't String

    ArrayList<T> list = new ArrayList<T>();
    list.add(t);
    return list;
  }
}

那么您的调用站点需要更改为:

Hat<Integer> h = new Hat<Integer>(Integer.class);
ArrayList<Integer> iList = h.convert("hello");   // throws