解读王垠博客“一道 Java 面试题”

Posted 2020-12-21 iyangyuan

       偶然拜读IT界知名大佬王垠老师的博客，发现一个有意思的题目：

1 // 这段代码里面到底哪一行错了？为什么？
2 // 原文：http://www.yinwang.org/blog-cn/2020/02/13/java-type-system
3 public static void f() {
4     String[] a = new String[2];
5     Object[] b = a;
6     a[0] = "hi";
7     b[1] = Integer.valueOf(42);
8 }

       虽然小菜才疏学浅，但本着学习交流的态度，写下此篇文章来分析一下这个问题。

 

       首先我们要读懂每一行代码在做什么：

      

       String[] a = new String[2]; 定义一个字符串类型的数组a，并初始化。

       Object[] b = a; 定义一个对象类型的数组b，并将字符串类型数组a赋值给b。

       a[0] = "hi"; 使用变量a访问数组中的第一个元素，赋值。

       b[1] = Integer.valueOf(42); 使用变量b访问数组中的第二个元素，赋值。

 

       只有简单的四行代码，相信读者都可以看的懂。

       先不考虑太多，直接执行一下代码，编译通过，运行报错：java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Integer。

       错误提示我们第四行代码有问题，不可以将整型数据存储到数组b中，而b是一个Object类型的数组，编译通过，却无法赋值。

       分析一下原因，数组b的引用指向数组a，我们操作数组b，实际在内存中，访问的应该是数组a，而数组a是一个字符串类型数组，整个过程中，并不存在Object类型的数组，仅有一个字符串类型的数组在内存中被创建，如图：

       变量a和变量b只不过是门面，通过这两道门，到达的是同一个房间。只不过a门只允许String类型通过，而b门没有任何限制。

       因此，假如我们写下a[0] = Integer.valueOf(42);，编译器立刻会发现错误，提示类型错误，而b[1] = Integer.valueOf(42);的写法是符合规则的，但由于实际数据结构是String数组，所以运行肯定无法通过。

       为什么会这样？出现这种问题的根本原因，在于Object[] b = a;，严格来说，这种语法是错误的，但是在JDK规范中却被认可。

       为什么说是错误的？面向对象中的继承我们再熟悉不过了，子类完全具有父类的能力，子类可以退化成为父类。

       单说String的确是Object的子类，完全符合规则，但数组是另一回事，本例中String数组仅仅能容纳String类型的元素，而Object数组可以容纳任意类型的元素，String数组并非完全具有Object数组的能力。

       从另一个角度看，无论是String[] a还是Object[] b，这两种写法中的变量a和变量b，仅仅能决定指针的指向(引用哪个具体的数组)，而无法控制数组内的元素，只能整体操作，而数组必然要涉及某个元素的部分操作，这就造成数组内部数据结构的“逸出”，必然会出现问题。

综上，数组之间的抽象是错误的，数组之间没有直接的继承的能力，不属于面向对象继承的讨论范畴。

       实际编写代码时，不必过分纠结这个问题，尽量不使用这种危险的操作，而是用更加优雅的方式去实现：

1 // 这样就能很好的发现错误，避免给自己挖坑
2 public static void f() {
3     String[] a = new String[2];
4     Object b = a;  //数组本身也是对象
5     a[0] = "hi";
6     ((String[]) b)[1] = Integer.valueOf(42);
7 }