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原始碼精品專欄
來源：http://t.cn/RrhXJNL
一、問題產生
今天在學習ArrayList原始碼的時候發現了這麼一句註釋,即：
c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
https://bugs.java.com/view_bug.do?bug_id=6260652
這句話的意思是Collection集合型別的toArray()方法雖然宣告傳回值型別是Object[],但是具體呼叫時還真不一定就傳回Onject[]型別，也有可能是其他的型別，這還要取決於你c的實際型別，使用不當還會丟擲異常。這樣講可能會很懵比，下麵我將會詳細講解到底為什麼,現在我們先來看看Collection中的toArray()宣告，讓你對這個方法先有個大概的印象。
public Object[] toArray(); // 宣告傳回值型別為Object[]
那麼什麼情況會出現上面的bug呢？我們先來看看下麵兩個例子：
1、沒有拋異常的情況
// 宣告一個ArrayList集合，泛型為String型別
List list = new ArrayList<>();
// 新增一個元素
list.add("list");
// 將上面的集合轉換為物件陣列
Object[] listArray = list.toArray(); ................ 1
// 輸出listArray的型別，輸出class [Ljava.lang.Object;
System.out.println(listArray.getClass());
// 往listArray賦值一個Onject型別的物件
listArray[0] = new Object();
2、拋異常的情況
// 同一建立一個串列，但是現在是透過Arrays工具類來建立，建立的串列型別為Arrays的內部類ArrayList型別
List asList = Arrays.asList("string");
// 轉換為物件陣列
Object[] asListArray = asList.toArray();.............. 2
// 輸出轉換後元素型別，將輸出class [Ljava.lang.String;
System.out.println(asListArray.getClass());
// 往物件陣列中新增Object型別物件，會報錯java.lang.ArrayStoreException
asListArray[0] = new Object();
上面第一種情況是透過new ArrayList()方式建立的java.util.ArrayList型別，第二種方式是使用Arrays.asList()方式建立的java.util.Arrays$ArrayList的型別，兩個型別名都是ArrayList,但實現方式確實不同的。那為什麼會報錯呢？歸根到底就是toArray()這個方法的實現方式不同導致的。我們分別先看下java.util.ArrayList類的toArray()和java.util.Arrays$ArrayList的toArray()的實現方式：
java.util.ArrayList
public Object[] toArray() {
// 呼叫Arrays工具類進行陣列複製
return Arrays.copyOf(elementData, size);...............1
}
Arrays.copyOf()
public static T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());.................2
}
public static T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class extends T[]> newType) {
// 在建立新陣列物件之前會先對傳入的資料型別進行判定
(“unchecked”)
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
下麵是java.util.Arrays$ArrayList的實現
private final E[] a;
@Override
public Object[] toArray() {
return a.clone();
}
從上面可以看出，在java.util.ArrayList中將會呼叫Arrays的copyOf()方法，傳入一個newType進行型別判斷，newType的值為original.getClass(),由於original.getClass()傳回的型別為Object[](具體看ArrayList的原始碼可知),所以呼叫toArray()之後將傳回一個Object[]型別陣列，所以往listArray變數裡邊丟一個Object型別的物件當然不會報錯。
再看看java.util.Arrays$ArrayList的實現，可以看出資料型別定義為泛型E，E的具體型別將根據你傳入的實際型別決定，由於你傳入了"string"，所以實際型別就是String[]，當然呼叫a.clone()之後還是一樣傳回String[]型別，只不過是這裡做了一個向上轉型，將String[]型別轉為Object[]型別傳回罷了，但是註意，雖然傳回的取用為Object[]，但實際的型別還是String[],當你往一個取用型別和實際型別不匹配的物件中新增元素時，就是報錯。不服？下麵舉個慄子：
// 陣列strings為String[]型別
String[] strings = { "a", "b" };
// 向上轉型為Object[]型別，那麼這個objects就屬於取用型別為Object[],而實際型別為String[]
Object[] objects = strings;
// 新增一個Object型別變數，就報錯啦！
objects[0] = new Object();//! java.lang.ArrayStoreException
為了加深理解，我們來總結下java中的向上轉型和向下轉型的區別。我們都知道我們可以透過註入Father fa = new Son()的方式進行宣告，僅為Father型別為Son型別的父類，即發生向上轉型，向上轉型在java中是自動完成的，不需要進行強制轉換，不會丟擲異常。向下轉型分為兩種情況，下麵結合程式碼演示：
// 向上轉型
Father fa = new Son();
Father fafa = new Father();
// 向下轉型(不會報錯)
Son son = (Son) fa;.................1
// 向下轉型，報錯了java.lang.ClassCastException
Son sonson = (Son) fafa;.......................2
可以發現1處不會報錯，2處卻報錯了，因為1處fa變數的實際型別是Son，取用型別為Father,向下轉換取決於實際型別而不取決於取用型別，比如fafa這個變數的實際型別就是其本身Father,在java中，父類預設是不能強制轉換為子類的。
二、總結
首先最重要有以下幾點：
-
1、Java中陣列集合向上轉型之後，不能往陣列集合中新增取用型別（即父型別）的物件，而應該新增實際型別的物件，比如說
`Father[] father = son[],你就不能往father中新增Father型別了，而應該是Son -
2、Java中向上轉型是預設允許的，但是向下轉型可能會丟擲錯誤，得小心使用！
-
3、要小心採用
Arrays.asList()建立的集合型別不是java.util.ArrayList，而是java.util.Arrays$ArrayList,兩個類的很多方法實現方式也不一樣。
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