Scala 无法解释的程序行为

Question

对于以下代码：

object Test {

  class MapOps(map: Map[String, Any]) {
    def getValue[T](name: String): Option[T] = {
      map.get(name).map{_.asInstanceOf[T]}
    }
  }

  implicit def toMapOps(map: Map[String, Any]): MapOps = new MapOps(map)

  def main(args: Array[String]): Unit = {

    val m: Map[String, Any] = Map("1" -> 1, "2" -> "two")

    val a = m.getValue[Int]("2").get.toString
    println(s"1: $a")

    val b = m.getValue[Int]("2").get
    println(s"2: $b")
  }
}

val a 计算无异常，控制台打印1: two， 但是在计算val b 时，会抛出java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer。

另外，如果我执行

val c = m.getValue[Int]("2").get.getClass.toString
println(s"1: $c")

控制台打印“int”。

有人能解释一下为什么这段代码会这样吗？

Answer 1

这当然很奇怪。

如果您查看 Scala REPL 中的以下语句：

scala> val x = m.getValue[Int]("2")
x: Option[Int] = Some(two)

我认为正在发生的事情是这样的：asInstanceOf[T] 语句只是向编译器标记结果应该是Int，但不需要强制转换，因为该对象仍然只是通过指针引用。 （并且Int 值被装箱在Option/Some 内）.toString 有效，因为每个对象都有一个.toString 方法，它只对值“二”进行操作以产生“二”。但是，当您尝试将结果分配给 Int 变量时，编译器会尝试将存储的整数拆箱，结果是一个强制转换异常，因为该值是 String 而不是装箱的 Int。

让我们在 REPL 中逐步验证这一点：

$ scala
Welcome to Scala 2.12.1 (Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM, Java 1.8.0_151).
Type in expressions for evaluation. Or try :help.

scala> class MapOps(map: Map[String, Any]) {
     |     def getValue[T](name: String): Option[T] = {
     |       map.get(name).map{_.asInstanceOf[T]}
     |     }
     |   }
defined class MapOps

scala> import scala.language.implicitConversions
import scala.language.implicitConversions

scala> implicit def toMapOps(map: Map[String, Any]): MapOps = new MapOps(map)
toMapOps: (map: Map[String,Any])MapOps

scala> val a = m.getValue[Int]("2").get.toString
a: String = two

scala> println(s"1: $a")
1: two

到目前为止一切顺利。请注意，到目前为止还没有抛出异常，即使我们已经使用了.asInstanceOf[T] 并在结果值上使用了get。重要的是我们没有尝试对get 调用的结果（名义上是一个装箱的Int，实际上是String 值“二”）做任何事情，除了调用它的toString 方法。这行得通，因为String 值具有toString 方法。

现在让我们对Int 变量进行赋值：

scala> val b = m.getValue[Int]("2").get
java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer
  at scala.runtime.BoxesRunTime.unboxToInt(BoxesRunTime.java:101)
  ... 29 elided

现在我们得到了异常！还要注意堆栈跟踪中导致它的函数：unboxToInt - 它显然试图将存储在Some 中的值转换为Int，但它失败了，因为它不是装箱的Int，而是String.

问题的很大一部分是类型擦除。不要忘记 Some(Banana) 和 Some(Bicycle) 在运行时都只是带有指向某个对象的指针的 Some 实例。 .asInstanceOf[T] 无法验证类型，因为该信息已被删除。但是，编译器能够根据您告诉它的内容来跟踪类型应该是什么，但它只能在其假设被证明是错误的情况下检测到错误。

最后，关于getClass 调用的结果。这有点像编译器的花招。它实际上并没有在对象上调用 getClass 函数，而是 - 因为它认为它正在处理一个原始的 Int - 它只是替换了一个 int 类实例。

scala> m.getValue[Int]("2").get.getClass
res0: Class[Int] = int

要验证对象实际上是String，您可以将其转换为Any，如下所示：

scala> m.getValue[Int]("2").get.asInstanceOf[Any].getClass
res1: Class[_] = class java.lang.String

关于get的返回值的进一步验证如下；请注意，当我们将此方法的结果分配给Any 类型的变量时没有异常（因此不需要强制转换），事实上，带有键“1”的有效Int 实际上存储在Any 下作为一个装箱的Int (java.lang.Integer)，并且后一个值可以成功地拆箱为常规的Int 原语：

scala> val x: Any = m.getValue[Int]("2").get
x: Any = two

scala> x.getClass
res2: Class[_] = class java.lang.String

scala> val y: Any = m.getValue[Int]("1").get
y: Any = 1

scala> y.getClass
res3: Class[_] = class java.lang.Integer

scala> val z = m.getValue[Int]("1").get
z: Int = 1

scala> z.getClass
res4: Class[Int] = int

Answer 2

在eje211's answer的最后部分展开。

您告诉编译器String 是Int，现在您正在寻找对结果行为的合理解释。这是可以理解的，但它并不是真的有用。一旦你告诉编译器一个谎言，所有的赌注都没有了。您可以花时间调查编译器在何时何地插入检查以发现您的欺骗行为，但您最好花时间编写不会导致您撒谎的代码。

正如前面的答案所指出的，您可以通过使用模式匹配来做到这一点（避免意外撒谎）。在上述情况下，您需要ClassTag 来进行模式匹配，但最终结果将是类型安全且正确的代码。

Answer 3

这是一个Int，因为您在此行请求一个Int：

val b = m.getValue[Int]("2").get

这调用了这个方法：

def getValue[T](name: String): Option[T] = {
  map.get(name).map{_.asInstanceOf[T]}
}

并以这种方式应用它：

def getValue[Int](name: String): Option[Int] = {
  map.get(name).map{_.asInstanceOf[Int]}
}

因此，如果您要求Int，您会得到Int。

对于"two"，情况如下：

"two".asInstanceOf[Int]

这就是引发异常的原因。

String 不是 Int。你不能这样投。你可以用这个方式投射它：

"2".toInt

但那是不同的。

一般来说，使用asInstanceOf[] 是危险的。请尝试模式匹配。如果您必须使用，则由您来确保您尝试的强制转换是有效的。你基本上是在告诉编译器绕过它自己的类型检查，特别是当你从 Any 转换时。

当您添加.toString 时它会起作用，因为那时您将类型改回字符串，这就是它最初的样子。纠正了数据类型的谎言。