Java ArrayList.toArray(T[]) 方法的参数类型是 T 而不是 E的原因分析
前两天给同事做codereview，感觉自己对Java的Generics掌握得不够好，便拿出《EffectiveJava》1这本书再看看相关的章节。在Item24：Eliminateuncheckedwarnings这一节中，作者拿ArrayList类中的public<T>T[]toArray(T[]a)方法作为例子来说明如何对变量使用@SuppressWarningsannotation。
ArrayList是一个genericclass，它是这样声明的：
JavapublicclassArrayList<E>extendsAbstractList<E> implementsList<E>,RandomAccess,Cloneable,java.io.Serializable
这个类的toArray(T[]a)方法是一个genericmethod，它是这样声明和实现的：
@SuppressWarnings("unchecked")
public<T>T[]toArray(T[]a){
if(a.length<size)
//Makeanewarrayofa'sruntimetype,butmycontents:
return(T[])Arrays.copyOf(elementData,size,a.getClass());
System.arraycopy(elementData,0,a,0,size);
if(a.length>size)
a[size]=null;
returna;
}
这个方法实际上是在Collection接口中声明的。因为我们经常通过ArrayList使用它，这里就用ArrayList作为例子了。
1为什么声明为不同类型？
我的问题是：为什么这个方法使用类型T，而不使用ArrayList的类型E?也就是说，这个方法为什么不声明成这样：
JavapublicE[]toArray(E[]a);
如果类型相同的话，在编译期间就可以发现参数的类型错误。如果类型不同，很容易产生运行时错误。比如下面这段代码：
//创建一个类型为String的ArrayList
List<String>strList=newArrayList<String>();
strList.add("abc");
strList.add("xyz");
//将当前的strList转换成一个Number数组。注意，下面的语句没有任何编译错误。
Number[]numArray=strList.toArray(newNumber[0]);
运行上面的代码，Line6会抛出java.lang.ArrayStoreException异常。
如果toArray方法使用类型E的话，语句2就会产生编译错误。编译错误怎么说也比运行时错误亲切啊。并且，generics的主要目的就是为了类型安全，把类型转换错误(ClassCastException)消灭在编译期间。这个方法却反其道而行之。难道这是一个大bug？Java的bug俺碰上过，但这个地方出bug我还是不太敢相信。
上网一查，这个问题早已被讨论过多次了2,3,4。
2可以提高灵活性
这样的声明更灵活，可以把当前list中的元素转换成一个更一般类型的数组。比如，当前list的类型是Integer，我们可以把它的元素转换成一个Number数组。
List<Integer>intList=newArrayList<Integer>(); intList.add(1); intList.add(2); Number[]numArray=intList.toArray(newNumber[0]);
如果这个方法声明成类型E，上面的代码就会有编译错误。看起来，该方法声明成下面这样会更合适：
Javapublic<TsuperE>T[]toArray(T[]a);
不过，<TsuperE>这样的语法在Java中是不存在的。而且即使存在，对数组也不起作用。也正是因为这个原因，在使用这个方法时，即使T是E的父类，或T跟E相同，也不能完全避免java.lang.ArrayStoreException异常5,6,7。请看下面两段代码。第一段代码中T是E的父类，第二段代码中T和E一样。这两段代码都会抛出异常。
代码一：
List<Integer>intList=newArrayList<Integer>(); intList.add(1); intList.add(2); Float[]floatArray=newFloat[2]; //Float是Number的子类，所以Float[]是Number[]的子类 Number[]numArray=floatArray; //下面的语句会抛出ArrayStoreException异常 numArray=intList.toArray(numArray);
代码二：
List<Number>intList=newArrayList<Number>(); //List的类型是Number。但Number是抽象类，只能存它的子类的实例 intList.add(newInteger()); intList.add(newInteger()); Float[]floatArray=newFloat[]; //Float是Number的子类，所以Float[]是Number[]的子类 Number[]numArray=floatArray; //下面的语句会抛出ArrayStoreException异常 numArray=intList.toArray(numArray);
上面的异常都是由这个事实造成的：如果A是B的父类，那么A[]是B[]的父类。Java中所有的类都继承自Object，Object[]是所有数组的父类。
这个帖子8里举了个例子，说明即使这个方法的类型声明成E也不能避免ArrayStoreException异常。
该方法的文档中也提到了这个异常：
ArrayStoreExceptioniftheruntimetypeofthespecifiedarrayisnotasupertypeoftheruntimetypeofeveryelementinthislist.
3可以与Java1.5之前的版本兼容
这个方法在Java引入Generics之前（JDK1.5中引入了Generics）就出现了9。那时它被声明称这样：
JavapublicObject[]toArray(Object[]a)
Generics出现后，许多类和方法就变成generic的了。这个方法也随大流声明成这样：
Javapublic<T>T[]toArray(T[]a)
这样声明可以与Java1.5之前的版本兼容10。
4多啰嗦两句
这个方法需要一个数组参数。如果这个数组的length大于或等于当前list的size，list中的元素就会存储到这个数组当中；如果这个数组的length小于当前list的size，就会创建一个新的数组，并把当前list中的元素存入到这个新创建的数组中。为提高效率，如果可能，传入的数组的length要大于或等于list的size，以避免该方法新建数组。
List<Integer>intList=newArrayList<Integer>(); intList.add(); intList.add(); //传入一个数组，它的长度为 Number[]numArray=intList.toArray(newNumber[]);//语句 //传入一个数组，它的长度与intList的长度相等 Number[]numArray=intList.toArray(newNumber[intList.size()]);//语句
另外，作为参数的数组不能为null，否则的话会抛出NullPointerException异常。
Footnotes:
1
EffectiveJava(2ndEdition)
2
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3
Link
4
Link
5
Link
6
Link
7
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8
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9
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10
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Created:2016-04-06Wed21:14
Emacs24.5.1(Orgmode8.2.10)
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以上内容是小编给大家介绍的JavaArrayList.toArray(T[])方法的参数类型是T而不是E的原因分析，希望对大家有所帮助！