用Java创建泛型通用数组-编程知识-白鹭情

1.简介

我们可能希望将数组用作支持泛型的类或函数的一部分。由于Java处理泛型的方式，这可能很困难。

在本教程中，我们将了解对数组使用泛型的挑战。然后，我们将创建一个通用数组的示例。

我们还将看看Java API在哪里解决了类似的问题。

2.使用通用数组时的注意事项

数组与泛型之间的重要区别在于它们如何执行类型检查。具体来说，数组在运行时存储和检查类型信息。但是，泛型在编译时检查类型错误，并且在运行时没有类型信息。

Java的语法表明我们可能能够创建一个新的通用数组：

T[] elements = new T[size];

但是，如果尝试这样做，则会出现编译错误。

要了解原因，请考虑以下内容：

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

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

 return genericArray;

 }

当未绑定的通用类型T解析为Object,我们在运行时的方法将是：

public Object[] getArray(int size) {

 Object[] genericArray = new Object[size];

 return genericArray;

 }

然后，如果我们调用方法并将结果存储在String数组中：

String[] myArray = getArray(5);

该代码可以正常编译，但在运行时失败，并带有ClassCastException 。这是因为我们刚刚将Object[]分配给String[]引用。具体来说，编译器进行隐式强制转换将无法将Object[]转换为我们所需的String[]类型。

尽管我们不能直接初始化通用数组，但是如果调用代码提供了准确的信息类型，仍然有可能实现等效操作。

3.创建一个通用数组

对于我们的示例，让我们考虑一个有界堆栈数据结构MyStack ，其中容量固定为一定大小。另外，由于我们希望堆栈可以使用任何类型，因此合理的实现选择将是通用数组。

首先，让我们创建一个字段来存储堆栈元素，这是类型E的通用数组：

private E[] elements;

其次，让我们添加一个构造函数：

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

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

 }

注意我们java.lang.reflect.Array#newInstance初始化我们的通用数组，该数组需要两个参数。第一个参数指定新数组中对象的类型。第二个参数指定要为数组创建多少空间。 Array#newInstance的结果为Object类型，我们需要将其E[]以创建我们的通用数组。

我们还应该注意命名类型参数clazz而不是class,的惯例，这是Java中的保留字。

4.考虑`ArrayList`

4.1。使用`ArrayList`数组

通常，使用通用ArrayList代替通用数组会更容易。让我们看看如何更改MyStack以使用ArrayList 。

首先，让我们创建一个字段来存储元素：

private List<E> elements;

其次，在我们的堆栈构造函数中，我们可以使用初始容量ArrayList

elements = new ArrayList<>(capacity);

它使我们的类更加简单，因为我们不必使用反射。另外，在创建堆栈时，我们不需要传递类文字。最后，由于我们可以设置ArrayList的初始容量，因此可以获得与数组相同的好处。

因此，仅在极少数情况下或与需要数组的外部库建立接口时，才需要构造泛型数组。

4.2。 `ArrayList`实现

有趣的是， ArrayList本身是使用通用数组实现的。让我们窥视ArrayList看看如何。

首先，让我们看一下列表元素字段：

transient Object[] elementData;

注意ArrayList使用Object作为元素类型。因为直到运行时才知道我们的通用类型，所以Object用作任何类型的超类。

ArrayList中的几乎所有操作都可以使用此通用数组，因为除了一种方法toArray之外，它们不需要向外界提供强类型数组。

5.从集合构建数组

5.1。 LinkedList示例

让我们看一下在Java Collections API中使用通用数组的情况，我们将在一个集合中构建一个新的数组。

首先，让我们使用类型参数String LinkedList并向其中添加项目：

List<String> items = new LinkedList();

 items.add("first item");

 items.add("second item");

其次，让我们构建刚刚添加的项目的数组：

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

要构建我们的数组， List 。 toArray方法需要一个输入数组。它纯粹使用此数组来获取类型信息，以创建正确类型的返回数组。

在上面的示例中，我们使用new String[0]作为输入数组来构建结果String数组。

5.2。 `LinkedList.toArray`实现

让我们LinkedList.toArray ，看看它如何在Java JDK中实现。

首先，让我们看一下方法签名：

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

其次，让我们看看在需要时如何创建新数组：

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

请注意，它是如何利用Array#newInstance来构建新数组的，就像前面的堆栈示例一样。另外，请注意如何使用参数a Array#newInstance.提供类型。最后，将Array#newInstance的结果强制转换为T[]创建通用数组。

六，结论

在本文中，我们首先研究了数组与泛型之间的区别，然后介绍了创建泛型数组的示例。然后，我们展示了使用ArrayList可能比使用通用数组更容易。最后，我们还研究了Collections API中通用数组的使用。