数组的协变性与范型的不可变性

待我称王封你为后i 2022-08-07 15:56 122阅读 0赞

记得以前面试的时候曾被问过一个问题：数组和List的区别是什么？当时答的无非就是效率，容量固定，List不能存基本类型等等。当Java发展到了1.5之后，出现了泛型版本的List，又为这个问题的解答加入了一笔。下面就来讲一下与这个话题相关的内容。

# 1. 数组的协变性 #

数组的协变性(covariant)是指如果类Base是类Sub的基类，那么Base\[\]就是Sub\[\]的基类。而泛型是不可变的(invariant)，List<Base>不会是List<Sub>的基类，更不会是它的子类。  
  
    数组的协变性可能会导致一些错误，比如下面的代码：

public static void main(String[] args) {   
        Object[] array = new String[10];   
        array[0] = 10;   
    }

它是可以编译通过的，因为数组是协变的，Object\[\]类型的引用可以指向一个String\[\]类型的对象。但是运行的时候是会报出如下异常的：  
  
Exception in thread "main" java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Integer 试图将错误类型的对象存储到一个对象数组时抛出的异常。  
  
    原因就像呼吸一样简单。  
  
    但是对于泛型就不会出现这种情况了：

public static void main(String[] args) {   
        List<Object> list = new ArrayList<String>();   
        list.add(10);   
    }

这段代码连编译都不能通过，编译错误 Type mismatch: cannot convert from ArrayList<String> to List<Object> 。

# 2. 数组的具体化 #

第二个要讲的问题是数组是具体化的(reified)，而泛型在运行时是被擦除的(erasure)。这句话的意思是数组是在运行时才去判断数组元素的类型约束，而泛型正好相反，在运行时，泛型的类型信息是会被擦除的，只有编译的时候才会对类型进行强化。  
  
    所以上面的例子中，数组的方法会在运行时报出ArrayStoreException，而泛型根本无法通过编译。

# 3. 泛型与数组的结合 #

这个问题的标题有些误导，其实泛型与数组根本没有任何结合的可能性。List<E>\[\]、List<Integer>\[\]、或者E\[\]的写法都是错误的。因为这些方法无法提供类型的安全性。我们来分别举2个例子来说明它们会导致的错误。

public void testMethod1() {   
        List<Integer>[] array = new List<Integer>[10];   
        List<String> list = new ArrayList<String>();   
        Object[] objs = array;   
        objs[0] = list;   
    }

这段代码假设array这个泛型数组是可以被创建的，那么它就可以被Object\[\]类型的变量引用，进而导致了array中的元素变成了List<String>类型了，发生了类型错误。  
  
    第二个例子是关于类型参数数组的：

public <E> void testMethod2(E e) {   
        E[] array = new E[10];   
        Object[] objs = array;   
        objs[0] = e;   
        objs[1] = "string";   
        objs[2] = 10;   
        objs[2] = true;   
    }

与上边的那个例子相似，array可以放入任何类型的元素了，这个是很不安全的。

这里有一个例外的情况可以说一下，无限制通配符类型的泛型是可以创建泛型数组的。

List<?>[] listArray = new List<?>[10];