Effective Java笔记（28）列表优于数组

        数组与泛型相比，有两个重要的不同点 。 首先，数组是协变的（ covariant ） 。 这个词听起来有点吓人，其实只是表示如果 Sub 为 Super 的子类型，那么数组类型 Sub[ ]就是Super[ ]的子类型。 相反，泛型则是可变的（ invariant ）：对于任意两个不同的类型 Type1 和 Type2，List<Type1＞既不是 List < Type2 ＞ 的子类型，也不是 List<Type2 ＞的超类型。 你可能认为，这意味着泛型是有缺陷的，但实际上可以说数组才是有缺陷的 。 下面的代码片段是合法的 ：

Object[] objectArray = new Long[1] ;
objectArray[0] = "I don't fit in";

        但下面这段代码则不合法：

List<0bject> o1 = new ArrayList<Long>();
o1.add("I don't fit in");

        这其中无论哪一种方法，都不能将 String 放进 Long 容器中，但是利用数组，你会在运行时才发现所犯的错误；而利用列表，则可以在编译时就发现错误 。 我们当然希望在编译时就发现错误 。

        数组与泛型之间的第二大区别在于，数组是具体化的。因此数组会在运行时知道和强化它们的元素类型。如上所述，如果企图将 String 保存到 Long 数组中，就会得到一个 ArrayStoreException 异常 。 相比之下，泛型则是通过擦除( erasure)来实现的 。 这意味着，泛型只在编译时强化它们的类型信息，并在运行时丢弃（或者擦除）它们的元素类型信息 。 擦除就是使泛型可以与没有使用泛型的代码随意进行互用，以确保在 Java 5 中平滑过渡到泛型 。

        由于上述这些根本的区别 ，因此数组和泛型不能很好地棍合使用 。 例如，创建泛型、参数化类型或者类型参数的数组是非法的 3 这些数组创建表达式没有一个是合法的：new List<E > ［］、new List<String> ［］和 new E ［］ 。 这些在编译时都会导致一个泛型数纽创建（ generic array creation ）错误 。

        为什么创建泛型数组是非法的？因为它不是类型安全的 。 要是它合法，编译器在其他正确的程序中发生的转换就会在运行时失败，并出现一个 ClassCastException 异常 。这就违背了泛型系统提供的基本保证 。

        为了更具体地对此进行说明，以下面的代码片段为例 ：

        我们假设第1行是合法的，它创建了一个泛型数组 。 第 2 行创建并初始化了一个包含单个元素的 List< Integer ＞ 。 第 3 行将 List<String＞数组保存到一个 Object 数组变量中，这是合法的，因为数组是协变的 。 第 4 行将 List< Integer＞保存到 Object 数组里唯一的元素中，这是可以的，因为泛型是通过擦除实现的：List<Integer ＞实例的运行时类型只是 List, List<String>[ ] 实例的运行时类型则 是 List ［］，因此这种安排不会产生 ArrayStoreExceptio口异常 。 但现在我们有麻烦了 。 我们将一个 List<Integer>实例保存到了原本声明只包含 List<String＞实例的数组 中 。 在第 5 行中，我们从这个数组里唯一的列表中获取了唯一的元素 。 编译器自动地将获取到 的元素转换成 String ，但它是一个 Integer ，因此，我们在运行时得到了一个 ClassCastException 异常。 为了防止出现这种情况，（创建泛型数组的）第1 行必须产生一条编译时错误 。

        从技术的角度来说，像 E 、List<E ＞和 List<String ＞这样的类型应称作不可具体化的（ nonreifiable ）类型。 直观地说，不可具体化的（ non-reifiable ）类型是指其运行时表示法包含的信息 比它的 编译时表示法包含的信息更少的类型 。 唯一可具体化的( reifiable ）参数化类型是无限制的通配符类型，如 List ＜？＞和 Map<?,?>  。虽然不常用，但是创建无限制通配类型的数组是合法的 。

        禁止创建泛型数组可能有点讨厌 。 例如，这表明泛型一般不可能返回它的元素类型数组 。 这也意味着在结合使用可变参数（ varargs ）方法和泛型时会出现令人费解的警告 。 这是由于每当调用可变参数方法时，就会创建一个数组来存放 varargs 参数 。 如果这个数组的元素类型不是可具体化的（ reifialbe ），就会得到一条警告 。 利用 Saf eVarargs 注解可以解决这个问题 。

        当你得到泛型数组创建错误时，最好的解决办法通常是优先使用集合类型 List<E>,而不是数组类型 E[ ] 。 这样可能会损失一些性能或者简洁性，但是换回的却是更高的类型安全性和互用性。

        例如，假设要通过构造器编写一个带有集合的 Chooser 类和一个方法，并用该方法返回在集合中随机选择的一个元素 。 根据传给构造器的集合类型，可以用 chooser 充当游戏用的色子、魔术 8 球（一种卡片棋牌类游戏），或者一个蒙特卡罗模拟的数据源 。 下面是一个没有使用泛型的简单实现：

public class Chooser
{private final Object[] choiceArray;public Chooser(Collection choices) {choiceArray = choices.toArray();}public object choose() {Random rnd = ThreadLocalRandom.current();return choiceArray[rnd.nextInt(choiceArray.length)];}
}

        要使用这个类，必须将 choose 方法的返回值，从 Object 转换成每次调用该方法时想要的类型，如果搞错类型，转换就会在运行时失败 。努力将Chooser 修改成泛型，修改部分如下所示：

public class Chooser<T>
{private final T[] choiceArray;public Chooser(Collection<T> choices) {choiceArray = choices.toArray();}// choose method unchanged
}

        如果试着编译这个类，将会得到以下错误消息 ：

        你可能会说 ：这没什么大不了的，我可以把 Object 数组转换成 T 数组 ： 

choiceArray = (T[]) choices.toArray() ;

        这样做的确消除了错误消息，但是现在得到了一条警告 ：

        编译器告诉你，它无法在运行时检查转换的安全性，因为程序在运行时还不知道 T 是什么——记住，元素类型信息会在运行时从泛型中被擦除 。 这段程序可以运行吗？可以，但是编译器无法证明这一点 。 你可以亲自证明，只要将证据放在注释中，用一条注解禁止警告，但是最好能消除造成警告的根源 。

        要消除未受检的转换警告，必须选择用列表代替数组 。 下面是编译时没有出错或者警告的 Chooser 类版本 ：

public class Chooser<T> {private final List<T> choiceList;public Chooser(Collection<T> choices) {choiceList = new ArrayList<> (choices);}public T choose() {Random rnd = ThreadLocalRandom.current();return choiceList.get(rnd.nextInt(choiceList.size());}
}

        这个版本的代码稍微冗长 一点，运行速度可能也会慢 一点， 但是在运行时不会得到ClassCastException 异常，为此也值了 。

        总而言之，数组和泛型有着截然不同的类型规则 。 数组是协变且可以具体化的；泛型是不可变的且可以被擦除的 。 因此，数组提供了运行时的类型安全，但是没有编译时的类型安全，反之，对于泛型也一样 。 一般来说，数组和泛型不能很好地混合使用 。 如果你发现自己将它们混合起来使用，并且得到了编译时错误或者警告，你的第一反应就应该是用列表代替数组 。