Java - 将泛型对象获取为字符串泛型类型会引发异常答案

【问题标题】：Java - Obtaining generic object as String Generic type throws exceptionJava - 将泛型对象获取为字符串泛型类型会引发异常
【发布时间】：2016-03-26 08:46:08
【问题描述】：

public class Box<T> {
    private T element;

    public T getElement() {
        return element;
    }

    public void setElement(T element) {
        this.element = element;
    }
}

public class Test  {

    public static void main(String[] args) {
        List<Box> l = new ArrayList<>(); //Just List of Box with no specific type
        Box<String> box1 = new Box<>();
        box1.setElement("aa");
        Box<Integer> box2 = new Box<>();
        box2.setElement(10);

        l.add(box1);
        l.add(box2);

        //Case 1
        Box<Integer> b1 = l.get(0);
        System.out.println(b1.getElement()); //why no error

        //Case 2
        Box<String> b2 = l.get(1);
        System.out.println(b2.getElement()); //throws ClassCastException

    }
}

列表l 包含Box 类型的元素。在第一种情况下，我将第一个元素作为Box<Integer>，在第二种情况下，列表中的第二个元素作为Box<String> 获得。在第一种情况下不会抛出 ClassCastException。

当我尝试调试时，b1 和 b2 中的 element's 类型分别为 String 和 Integer。

和类型擦除有关吗？

Ideone link

【问题讨论】：

我的猜测是 b1 在运行时被认为是 Box<Object> 但这确实是一种奇怪的行为。

标签： java generics type-erasure generic-collections

【解决方案1】：

准确来说，问题是PrintStream#println。

让我们使用javap -c Test.class检查编译后的代码：

72: invokevirtual #12        // Method blub/Box.getElement:()Ljava/lang/Object;
75: invokevirtual #13        // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V

如您所见，编译器删除了类型并省略了Integer 的强制转换，因为这里没有必要。编译器已经将使用的重载方法链接到PrintStream#(Object)。这样做是因为JLS rule §5.3:

方法调用转换应用于方法或构造函数调用中的每个参数值（§8.8.7.1、§15.9、§15.12）：参数表达式的类型必须转换为对应参数的类型。

方法调用上下文允许使用以下之一：

身份转换 (§5.1.1)

一个扩大的基元转换 (§5.1.2)

扩大参考转换 (§5.1.5)

装箱转换 (§5.1.7) 可选地后跟扩大参考转换

取消装箱转换 (§5.1.8) 可选地后跟扩展原语转换。

第三条规则是从子类型到超类型的转换：

如果 S 是 T 的子类型 (§4.10)，则存在从任何引用类型 S 到任何引用类型 T 的扩展引用转换。

并且是在检查该类型是否可以拆箱之前完成的（第五次检查："an unboxing conversion"）。所以编译器检查Integer 是Object 的子类型，因此它必须调用#println(Object)（如果你检查调用的重载版本，你的IDE 会告诉你同样的）。

另一方面，第二个版本：

 95: invokevirtual #12        // Method blub/Box.getElement:()Ljava/lang/Object;
 98: checkcast     #14        // class java/lang/String
101: invokevirtual #15        // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V

有一个checkcast 来检查Box#getElement 的检索类型确实是String。这是必要的，因为您告诉编译器它将是一个String（由于泛型类型Box<String> b2 = l.get(1);）并且它链接了方法PrintStream#(String)。此检查因提到的 ClassCastException 而失败，因为无法将 Integer 强制转换为 String。

【讨论】：

【解决方案2】：

好的，这里的问题是 b2 被错误地标记为 Box<String>，而实际上它是 Box<Integer>（box2 的类型） - 所以 b2.getElement() 被键入为字符串，即使它实际上包含一个整数。编译器尝试调用采用 String 的重载 println 方法，而不是采用 Object 的方法，因此您会得到 ClassCastException。对象版本的 println 将其参数显式转换为字符串（通过调用 toString()），但该方法的字符串版本不这样做。

根本问题是使用原始类型而不是完全指定列表l 的类型参数——它应该是List<Box<?>>。那么您将拥有 b1 和 b2 作为 Box，并且将选择 System.out.println 的正确重载。

【讨论】：

那么我尝试调用b1.getElement()时没有出现这个问题的原因是调用了带有Object参数的println？
是的，b1 也被错误地输入了，但在运行时它并不重要，因为它被强制转换为 Object。

【解决方案3】：

在编译时，编译器知道类型并将System.out.println(..) 的调用链接到具有正确参数类型的方法。在第一种情况下，编译器将调用解析为println(Object)。因为b1.getElement()返回一个Object，String是一个Object，所以方法调用是正确的，不会引发异常。在第二种情况下，由于Box<String>，编译器将调用解析为println(String)，但b2.getElement() 返回Integer。这不能转换为 String 并且会引发 ClassCastException。

【讨论】：

您认为 system.out.println(10) 不起作用。
b.getElement() 返回一个Integer。我认为您的意思是调用以 Object 作为参数的 println 版本。

【解决方案4】：

方法 println 没有为 Integer 参数定义，因此您的代码将调用 println(Object object)，后者将调用 object.toString() 来获取它需要打印的字符串。没有类型检查，因为一切都是对象。

在第二种情况下，您的代码想要调用 println(String someString) ，因此它会检查 someString 是否真的是一个 String 并且因为它不是它会抛出异常。

【讨论】：