用Java創建泛型通用數組

1.簡介

我們可能希望將數組用作支持泛型的類或函數的一部分。由於Java處理泛型的方式，這可能很困難。

在本教程中，我們將了解對數組使用泛型的挑戰。然後，我們將創建一個通用數組的示例。

我們還將看看Java API在哪裡解決了類似的問題。

2.使用通用數組時的注意事項

數組與泛型之間的重要區別在於它們如何執行類型檢查。具體來說，數組在運行時存儲和檢查類型信息。但是，泛型在編譯時檢查類型錯誤，並且在運行時沒有類型信息。

Java的語法表明我們可能能夠創建一個新的通用數組：

T[] elements = new T[size];

但是，如果嘗試這樣做，則會出現編譯錯誤。

要了解原因，請考慮以下內容：

public <T> T[] getArray(int size) {

 T[] genericArray = new T[size]; // suppose this is allowed

 return genericArray;

 }

當未綁定的通用類型T解析為Object,我們在運行時的方法將是：

public Object[] getArray(int size) {

 Object[] genericArray = new Object[size];

 return genericArray;

 }

然後，如果我們調用方法並將結果存儲在String數組中：

String[] myArray = getArray(5);

該代碼可以正常編譯，但在運行時失敗，並帶有ClassCastException 。這是因為我們剛剛將Object[]分配給String[]引用。具體來說，編譯器進行隱式強制轉換將無法將Object[]轉換為我們所需的String[]類型。

儘管我們不能直接初始化通用數組，但是如果調用代碼提供了準確的信息類型，仍然有可能實現等效操作。

3.創建一個通用數組

對於我們的示例，讓我們考慮一個有界堆棧數據結構MyStack ，其中容量固定為一定大小。另外，由於我們希望堆棧可以使用任何類型，因此合理的實現選擇將是通用數組。

首先，讓我們創建一個字段來存儲堆棧元素，這是類型E的通用數組：

private E[] elements;

其次，讓我們添加一個構造函數：

public MyStack(Class<E> clazz, int capacity) {

 elements = (E[]) Array.newInstance(clazz, capacity);

 }

注意我們java.lang.reflect.Array#newInstance初始化我們的通用數組，該數組需要兩個參數。第一個參數指定新數組中對象的類型。第二個參數指定要為數組創建多少空間。 Array#newInstance的結果為Object類型，我們需要將其E[]以創建我們的通用數組。

我們還應該注意命名類型參數clazz而不是class,的慣例，這是Java中的保留字。

4.考慮ArrayList

4.1。使用ArrayList數組

通常，使用通用ArrayList代替通用數組會更容易。讓我們看看如何更改MyStack以使用ArrayList 。

首先，讓我們創建一個字段來存儲元素：

private List<E> elements;

其次，在我們的堆棧構造函數中，我們可以使用初始容量ArrayList

elements = new ArrayList<>(capacity);

它使我們的類更加簡單，因為我們不必使用反射。另外，在創建堆棧時，我們不需要傳遞類文字。最後，由於我們可以設置ArrayList的初始容量，因此可以獲得與數組相同的好處。

因此，僅在極少數情況下或與需要數組的外部庫建立接口時，才需要構造泛型數組。

4.2。 ArrayList實現

有趣的是， ArrayList本身是使用通用數組實現的。讓我們窺視ArrayList看看如何。

首先，讓我們看一下列表元素字段：

transient Object[] elementData;

注意ArrayList使用Object作為元素類型。因為直到運行時才知道我們的通用類型，所以Object用作任何類型的超類。

ArrayList中的幾乎所有操作都可以使用此通用數組，因為除了一種方法toArray之外，它們不需要向外界提供強類型數組。

5.從集合構建數組

5.1。 LinkedList示例

讓我們看一下在Java Collections API中使用通用數組的情況，我們將在一個集合中構建一個新的數組。

首先，讓我們使用類型參數String LinkedList並向其中添加項目：

List<String> items = new LinkedList();

 items.add("first item");

 items.add("second item");

其次，讓我們構建剛剛添加的項目的數組：

String[] itemsAsArray = items.toArray(new String[0]);

要構建我們的數組， List 。 toArray方法需要一個輸入數組。它純粹使用此數組來獲取類型信息，以創建正確類型的返回數組。

在上面的示例中，我們使用new String[0]作為輸入數組來構建結果String數組。

5.2。 LinkedList.toArray實現

讓我們LinkedList.toArray ，看看它如何在Java JDK中實現。

首先，讓我們看一下方法簽名：

public <T> T[] toArray(T[] a)

其次，讓我們看看在需要時如何創建新數組：

a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(a.getClass().getComponentType(), size);

請注意，它是如何利用Array#newInstance來構建新數組的，就像前面的堆棧示例一樣。另外，請注意如何使用參數a Array#newInstance.提供類型。最後，將Array#newInstance的結果強制轉換為T[]創建通用數組。

六，結論

在本文中，我們首先研究了數組與泛型之間的區別，然後介紹了創建泛型數組的示例。然後，我們展示了使用ArrayList可能比使用通用數組更容易。最後，我們還研究了Collections API中通用數組的使用。