关于Object[] 强制类型转换的思考

前言

今天群里有位同学提了一个关于Object[]数组向下强制类型转换的问题，个人觉得这个问题还是有必要思考总结一下，因为很多人第一眼都会觉得：奇怪，这里怎么会抛出ClassCastException呢？

正文

首先我们敲一遍这位同学提的问题

1. 编码

Coffee.java

模拟数据库查询实体咖啡类

public class Coffee {

    private String name;

    private Double price;

    public Coffee() {
    }

    public Coffee(String name, Double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(Double price) {
        this.price = price;
    }
}

模拟业务代码

TestCoffee.java

public class TestCoffee {
    private static List<Coffee> queryFromDatabase() {
        List<Coffee> result = new ArrayList<>();
        Coffee latte = new Coffee("latte", 38.0);
        Coffee latte2 = new Coffee("latte", 28.0);
        Coffee mocha = new Coffee("mocha", 58.0);

        result.add(latte);
        result.add(latte2);
        result.add(mocha);
        return result;
    }

    public static void main(String[] args) {

        // 1. 模拟从数据库查询出所有咖啡
        List<Coffee> coffees = queryFromDatabase();

        // 2. 取出所有latte拿铁类咖啡并放入一个Coffee[]数组中
        Coffee[] lattes = (Coffee[]) coffees.stream()
                .filter(coffee -> coffee.getName().equals("latte"))
                .toArray();

        // 3. 这里只是测试打印，实际业务代码可能需要用Coffee[]类型的参数再去做其他业务处理...
        System.out.println("latte coffee number is: " + lattes.length);
    }
}

测试代码逻辑：
我们首先模拟从数据库中查询出所有咖啡数据，利用Java8提供的Lambda表达式过滤出所有拿铁类的咖啡，并最终转为Coffee[] 数组类型

2. 测试

main方法执行抛出如下错误提示

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: [Ljava.lang.Object; cannot be cast to [Lcom.wilson.algorithms.test.Coffee;
    at com.wilson.algorithms.test.TestCoffee.main(TestCoffee.java:30)

这里引出本文重点：运行时异常之类型转换异常

ClassCastException

jdk1.0，开始提供该异常，此异常发生在程序代码试图将一个对象转换为一个并非是自己或自己的子类对象的时候

举个源码中抛此异常的例子

// Integer类型
Object v = new Integer(0);

// 强制转换为String类型
System.out.println((String) v);

因此我们总结一下，运行时异常ClassCastException出现试图将一个对象强制转换为一个并非是自己或自己的子类对象的时候

至此回到我们文章开头的问题，为什么我将Object[](实际里面的元素就是Coffee类型)，强制转为Coffee[]就会抛错呢？

• 抛错分析
  实际上，在java中，Object是所有class类型的根，数组当然也是一种class类型，因此Object[]类型和Coffee[]类型都是Object类型的子类型
  但是对于Object[]类型和Coffee[]类型，二者同为数组类型，可他们之间并没有什么父子关系，而是平级的关系
  正是因为很多同学误以为Object[]应该是Coffee[]的父类型，才会随手写出导致程序运行时ClassCastException异常

• 二者区别
  Object[]类型与Coffee[]类型的区别在于其数组中可以存放任意Object类型的对象，而Coffee[]则只能存放所有的Coffee类型（包括其子类）对象

• 图示

  
  关系图示.png

总结

因此，对于日常开发中，我们应该重视对Object[] 类型的返回值的处理，不能想当然的认为他就是Xxx[]，随手进行强制类型转换，而导致出现运行时类型转换异常

对于Lambda表达式的及早求值方法toArray()，Stream提供了一个重载的方法来规避强制类型转换异常的发生

<A> A[] toArray(IntFunction<A[]> generator);

我们改造一下文章开头的代码

Coffee[] lattes = coffees.stream()
                .filter(coffee -> coffee.getName().equals("latte"))
                .toArray(Coffee[]::new);

通过一个方法引用作为参数，告知toArray方法，我想要返回的数组是一个Coffee[]类型