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假设类 Dog 扩展类 Animal：为什么不允许这种多态语句：

List<Animal> myList = new ArrayList<Dog>();

但是，它允许使用普通数组：

Animal[] x=new Dog[3];
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7 回答 7

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其原因是基于 Java 如何实现泛型。

数组示例

使用数组，您可以做到这一点（数组是协变的，正如其他人所解释的）

Integer[] myInts = {1,2,3,4};
Number[] myNumber = myInts;

但是，如果你尝试这样做会发生什么？

Number[0] = 3.14; //attempt of heap pollution

最后一行可以编译得很好，但是如果你运行这段代码，你可以得到一个ArrayStoreException. 因为您试图将双精度数放入整数数组（无论通过数字引用访问）。

这意味着你可以欺骗编译器，但不能欺骗运行时类型系统。之所以如此，是因为数组就是我们所说的可具体化类型。这意味着在运行时 Java 知道这个数组实际上被实例化为一个整数数组，它恰好是通过 type 的引用访问的Number[]。

所以，如您所见，一件事是对象的实际类型，另一件事是您用来访问它的引用的类型，对吧？

Java泛型的问题

现在，Java 泛型类型的问题是类型信息被编译器丢弃并且在运行时不可用。这个过程称为类型擦除。在 Java 中实现这样的泛型是有充分理由的，但这是一个很长的故事，它与与预先存在的代码的二进制兼容性有关。

但这里重要的一点是，由于在运行时没有类型信息，因此无法确保我们不会造成堆污染。

例如，

List<Integer> myInts = new ArrayList<Integer>();
myInts.add(1);
myInts.add(2);

List<Number> myNums = myInts; //compiler error
myNums.add(3.14); //heap polution

如果 Java 编译器没有阻止你这样做，那么运行时类型系统也不能阻止你，因为在运行时没有办法确定这个列表应该只是一个整数列表。Java 运行时允许你将任何你想要的东西放入这个列表中，而它应该只包含整数，因为当它被创建时，它被声明为一个整数列表。

因此，Java 的设计者确保您不能欺骗编译器。如果你不能欺骗编译器（就像我们可以用数组做的那样），你也不能欺骗运行时类型系统。

因此，我们说泛型类型是不可具体化的。

显然，这会妨碍多态性。考虑以下示例：

static long sum(Number[] numbers) {
   long summation = 0;
   for(Number number : numbers) {
      summation += number.longValue();
   }
   return summation;
}

现在你可以像这样使用它：

Integer[] myInts = {1,2,3,4,5};
Long[] myLongs = {1L, 2L, 3L, 4L, 5L};
Double[] myDoubles = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};

System.out.println(sum(myInts));
System.out.println(sum(myLongs));
System.out.println(sum(myDoubles));

但是如果你试图用泛型集合实现相同的代码，你将不会成功：

static long sum(List<Number> numbers) {
   long summation = 0;
   for(Number number : numbers) {
      summation += number.longValue();
   }
   return summation;
}

如果您尝试这样做，您会得到编译器错误...

List<Integer> myInts = asList(1,2,3,4,5);
List<Long> myLongs = asList(1L, 2L, 3L, 4L, 5L);
List<Double> myDoubles = asList(1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0);

System.out.println(sum(myInts)); //compiler error
System.out.println(sum(myLongs)); //compiler error
System.out.println(sum(myDoubles)); //compiler error

解决方案是学习使用 Java 泛型的两个强大特性，即协变和逆变。

协方差

使用协方差，您可以从结构中读取项目，但不能向其中写入任何内容。所有这些都是有效的声明。

List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Integer>();
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Float>()
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Double>()

你可以阅读myNums：

Number n = myNums.get(0);

因为您可以确定无论实际列表包含什么，它都可以向上转换为一个数字（毕竟任何扩展数字的东西都是一个数字，对吧？）

但是，不允许将任何内容放入协变结构中。

myNumst.add(45L); //compiler error

这是不允许的，因为 Java 无法保证泛型结构中对象的实际类型。它可以是任何扩展 Number 的东西，但编译器不能确定。所以你可以读，但不能写。

逆变

使用逆变器，您可以做相反的事情。您可以将事物放入通用结构中，但无法从中读出。

List<Object> myObjs = new List<Object();
myObjs.add("Luke");
myObjs.add("Obi-wan");

List<? super Number> myNums = myObjs;
myNums.add(10);
myNums.add(3.14);

在这种情况下，对象的实际性质是一个对象列表，通过逆变，你可以将数字放入其中，基本上是因为所有数字都有对象作为它们的共同祖先。因此，所有数字都是对象，因此这是有效的。

然而，假设你会得到一个数字，你就不能安全地从这个逆变结构中读取任何内容。

Number myNum = myNums.get(0); //compiler-error

如您所见，如果编译器允许您编写此行，您将在运行时收到 ClassCastException。

获取/放置原则

因此，当你只打算从结构中取出泛型值时使用协变，当你只打算将泛型值放入结构时使用逆变，当你打算两者都使用时使用精确的泛型类型。

我拥有的最好的例子是以下将任何类型的数字从一个列表复制到另一个列表。它只从源头获取物品，它只将物品放在命运中。

public static void copy(List<? extends Number> source, List<? super Number> destiny) {
    for(Number number : source) {
        destiny.add(number);
    }
}

由于协变和逆变的力量，这适用于这样的情况：

List<Integer> myInts = asList(1,2,3,4);
List<Double> myDoubles = asList(3.14, 6.28);
List<Object> myObjs = new ArrayList<Object>();

copy(myInts, myObjs);
copy(myDoubles, myObjs);
于 2012-05-30T12:47:36.060 回答
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数组在两个重要方面不同于泛型类型。首先，数组是协变的。这个听起来很吓人的词的意思很简单，如果 Sub 是 Super 的子类型，那么数组类型 Sub[] 就是 Super[] 的子类型。相比之下，泛型是不变的：对于任何两个不同的类型 Type1 和 Type2，List<Type1> 既不是 List<Type2> 的子类型也不是超类型。

[..]数组和泛型之间的第二个主要区别是数组被具体化了[JLS，4.7]。这意味着数组在运行时知道并强制执行它们的元素类型。

[..]相比之下，泛型是通过擦除实现的 [JLS, 4.6]。这意味着它们仅在编译时强制执行其类型约束，并在运行时丢弃（或擦除）其元素类型信息。擦除是允许泛型类型与不使用泛型的遗留代码自由互操作的原因（第 23 条）。由于这些根本差异，数组和泛型不能很好地混合。例如，创建泛型类型、参数化类型或类型参数的数组是非法的。这些数组创建表达式都不合法：new List<E>[]、new List<String>[]、new E[]。所有这些都会在编译时导致通用数组创建错误。[..]

Prentice Hall - 有效的 Java 第 2 版

于 2012-05-26T23:48:32.500 回答
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List<Animal> myList = new ArrayList<Dog>();

是不可能的，因为在那种情况下你可以把猫变成狗：

private void example() {
    List<Animal> dogs = new ArrayList<Dog>();
    addCat(dogs);
    // oops, cat in dogs here
}

private void addCat(List<Animal> animals) {
    animals.add(new Cat());
}

另一方面

List<? extends Animal> myList = new ArrayList<Dog>();

是可能的，但在这种情况下，您不能使用具有通用参数的方法（只接受 null ）：

private void addCat(List<? extends Animal> animals) {
    animals.add(null);      // it's ok
    animals.add(new Cat()); // compilation error here
}
于 2012-05-27T00:23:11.910 回答
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这很有趣。我不能告诉你答案，但如果你想将 Dogs 列表放入 Animals 列表中，这很有效：

List<Animal> myList = new ArrayList<Animal>();
myList.addAll(new ArrayList<Dog>());
于 2012-05-26T23:46:36.667 回答
1

对集合版本进行编码以便编译的方法是：

List<? extends Animal> myList = new ArrayList<Dog>();

数组不需要这个的原因是由于类型擦除 - 非原始数组都是公正的Object[]，而 java 数组不是类型化的类（就像集合一样）。语言从来没有为迎合它而设计。

数组和泛型不能混用。

于 2012-05-26T23:47:45.233 回答
1

最终的答案是那样，因为 Java 是那样指定的。更准确地说，因为这是 Java 规范演变的方式*。

我们不能说 Java 设计者的实际想法是什么，但请考虑一下：

List<Animal> myList = new ArrayList<Dog>();
myList.add(new Cat());   // compilation error

相对

Animal[] x = new Dog[3];
x[0] = new Cat();        // runtime error

这里将抛出的运行时错误是ArrayStoreException. 这可能会在对任何非基元数组的任何分配上抛出。

有人可能会认为 Java 对数组类型的处理是错误的……因为上面的例子。

* 请注意，Java 数组的类型是在 Java 1.0 之前指定的，但泛型类型仅在 Java 1.5 中添加。Java 语言具有向后兼容的总体要求；即语言扩展不应该破坏旧代码。除此之外，这意味着无法修复历史错误，例如数组类型的工作方式。（假设这是一个错误被接受......）

在泛型类型方面，类型擦除无法解释编译错误。编译错误实际上是由于使用非擦除泛型类型进行编译类型检查而发生的。

事实上，您可以通过使用未选中的类型转换（忽略警告）来破坏编译错误，并最终导致您在运行时ArrayList<Dog>实际包含Cat对象。（这是类型擦除的结果！）但是请注意，使用未经检查的转换对编译错误的颠覆可能会导致在意想不到的地方出现运行时错误......如果你弄错了。这就是为什么这是一个坏主意。

于 2012-05-27T00:41:13.513 回答
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在泛型之前的日子里，编写一个可以对任意类型的数组进行排序的例程需要能够（1）以协变方式创建只读数组并以与类型无关的方式交换或重新排列元素，或者（2）创建以协变方式读写数组，可以安全地读取，并且可以使用以前从同一数组中读取的内容安全地写入，或者 (3) 数组提供了一些与类型无关的比较元素的方法。如果从一开始就在语言中包含协变和逆变泛型接口，那么第一种方法可能是最好的，因为它可以避免在运行时执行类型检查以及此类类型检查的可能性可能会失败。尽管如此，由于不存在这种通用支持，因此没有

于 2012-05-28T20:34:19.993 回答