Генерики, массивы и ClassCastException

Я думаю, что здесь должно быть что-то тонкое, о котором я не знаю. Рассмотрим следующее:

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

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

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

Предположим, что ваш основной метод содержит следующее:

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

Вы получите сообщение CastClassException с сообщением java.lang.Object, которое невозможно передать в java.lang.Double.

Может ли кто-нибудь сказать мне, почему? Мое понимание ClassCastException заключается в том, что оно бросается, когда вы пытаетесь применить объект к типу, который нельзя отличить. То есть к подклассу, из которого он не является экземпляром (процитировать документацию). например:.

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

И, похоже, я могу это сделать. Если a был всего лишь T вместо массива T[], мы можем получить a и бросить его без проблем. Почему массивы нарушают это?

Спасибо.

Ответ 1

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

Когда вы используете эту версию универсального класса Foo, то для переменной-члена a компилятор по существу берет эту строку:

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

и заменив T на Double, чтобы получить это:

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

Вы не можете отбрасывать из Object в Double, следовательно, ClassCastException.

Обновление и уточнение: Собственно, после запуска некоторого тестового кода исключение ClassCastException более тонкое, чем это. Например, этот основной метод будет работать отлично без каких-либо исключений:

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

Проблема возникает, если вы пытаетесь присвоить f.getA() ссылку типа Double[]:

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

Это связано с тем, что информация о типе о переменной-члене a удаляется во время выполнения. Дженерики обеспечивают безопасность только во время компиляции (я как-то игнорировал это в своем первом сообщении). Поэтому проблема не в том, чтобы

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

потому что во время выполнения этот код действительно

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

Проблема возникает, когда результат метода getA(), который во время выполнения фактически возвращает Object[], присваивается ссылке типа Double[] - этот оператор генерирует исключение ClassCastException, потому что Object не может быть преобразован в Double.

Обновить 2: ответить на ваш последний вопрос: "Почему массивы ломают это?" Ответ заключается в том, что спецификация языка не поддерживает создание общего массива. См. это сообщение для форума - для того, чтобы быть обратно совместимым, ничего неизвестно о типе T во время выполнения.

Ответ 2

В объяснении @mattb могут быть небольшие ошибки.

Ошибка не

java.lang.Object не может быть добавлен в java.lang.Double.

Это:

[Ljava.lang.Object; не может быть применено к [Ljava.lang.Double

[L означает массив. То есть ошибка заключается в том, что массив объектов не может быть перенесен в массив Double. Это тот же случай, что и:

Object[] oarr = new Object[10];
Double[] darr = (Double[]) oarr;

Это, очевидно, не допускается.

Для вашей проблемы с созданием типов массивов другой альтернативой является исключение объекта класса в init и использование Array.newInstance:

import java.lang.reflect.Array;

class Foo<T> {
  private T[] a ;

  public Foo(Class<T> tclass) {
    a = (T[]) Array.newInstance(tclass, 5);
  }

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

  public static <T> Foo<T> create(Class<T> tclass) {
    return new Foo<T>(tclass);
  }
}

class Array1
{
  public static final void main(final String[] args) {
    Foo<Double> f = Foo.create(Double.class);
    Double[] d = f.getA();
  }


}

Ответ 3

@matt b: Спасибо за ответ! Очень полезно.

Я нашел обходное решение для заинтересованных: дайте getA-методу инициализированный массив для заполнения. Таким образом доступна информация о типе.

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

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

  public T[] getA(T[] holdA) {
    // Check whether holdA is null and handle it...then:
    holdA = (T[]) Array.newInstance(holdA.getClass().getComponentType(), a.length);
    System.arraycopy(a, 0, holdA, 0, a.length);
    return holdA;
  }
}

Затем для вашего основного метода:

public static void main(String[] args) {
  Foo<Double> f = new Foo<Double>();
  Double[] a2 = new Double[1];
  a2 = f.getA(a2);
}