Effective Java Item28 - 列表優於數組
December 08, 2018這篇是Effective Java - Prefer lists to arrays章節的讀書筆記 本篇的程式碼來自於原書內容
Item28: 列表優於數組
我們來看看先講泛型跟數組的不同
covariant 協變 跟 invariant 不可變
Array 是協變 意思是說 如果Sub 是Super 的子類 那Sub[] 也是 Super[]的子類
泛型 則是不可變 意思是說 任意兩個Type, List<Type1> 和 List<Type2> 不是彼此的子類型或是父類型
來個例子 以下的代碼compile會過 執行時才會在runtime拋出例外
// Fails at runtime!
Object[] objectArray = new Long[1];
objectArray[0] = "I don't fit in"; // Throws ArrayStoreException但下面的程式在編譯時期就會出錯
// Won't compile!
List<Object> ol = new ArrayList<Long>(); // Incompatible types
ol.add("I don't fit in");當然這兩個用法都不對 只是用List會在compile-time直接出錯 好的IDE還直接跟你說為什麼錯
好處自然清楚 我們希望越早發現錯誤越好
Reified 具體化 vs Erasure 擦除
Array是具體化的 所以Array會在運行時 才去檢查元素類型的約束
泛型則是透過擦除來實現 這代表只在編譯期執行類型的約束 運行期則是丟棄(擦除)元素類型訊息 目的是要讓舊的沒有支援泛型的程式可以相容
難以混用
基於以上根本上的區別 數組和泛型很難混用 比如說
new List <E> []
new List <String> []
new E []
全都會拋出泛型數組創建錯誤
為什麼不能創建泛型Array呢 因為他不是type-safe 如果泛型Array合法 那就有可能會在運行時拋出ClassCastException 那就違反了泛型的保證
上例子
// Why generic array creation is illegal - won't compile!
List<String>[] stringLists = new List<String>[1]; // (1)
List<Integer> intList = List.of(42); // (2)
Object[] objects = stringLists; // (3)
objects[0] = intList; // (4)
String s = stringLists[0].get(0); // (5)(1) 現在假設創建泛型Array合法
(2) 創建泛型
(3) 合法 因為array是協變, List<String> 是 Object的subtype
(4) 合法 因為泛型是擦除, List<Integer>在運行時就只是個List List<String>[]在運行時就是個List[]
(5) 出大事了 右邊回傳Integer 左邊卻是String 拋出ClassCastException
違反了泛型的保證 所以索性第一步就compile-error
所以當你在可以選擇要使用List<E> 還是 E[]的時候 通常前者是比較好的
簡潔性+性能 vs 類型安全性和互操作性
Trade-off 例子
來看一下一個隨機選擇器 choose()會回傳choiceArray裡面一個隨機的東西
// Chooser - a class badly in need of generics!
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)];
}
}實在好懂 實在簡潔 麻煩的是當你調用choose() 你必須轉換你的類型
Integer arr[] = { 5, 6, 7, 8, 1, 2, 3, 4, 3 };
Set<Integer> a = new HashSet<>(Arrays.asList(arr));
Chooser c = new Chooser(a);
String s = (String)c.choose();上面的程式compile會過 但很明顯的運行時會拋出ClassCastException 不是typesafe
現在來改改看 讓他成為泛型
public class Chooser<T> {
private final T[] choiceArray;
public Chooser(Collection<T> choices) {
choiceArray = choices.toArray();
}
public Object choose() {
Random rnd = ThreadLocalRandom.current();
return choiceArray[rnd.nextInt(choiceArray.length)];
}
}不能被編譯 Constructor出錯
簡單 強制轉換 加上(T[])
public class Chooser<T> {
private final T[] choiceArray;
public Chooser(Collection<T> choices) {
choiceArray = (T[])choices.toArray();
}
public Object choose() {
Random rnd = ThreadLocalRandom.current();
return choiceArray[rnd.nextInt(choiceArray.length)];
}
}從編譯錯誤 變成警告
編譯器告訴你在運行時不能保證強制轉換的安全性
除非你能保證使用者不亂用 那你可以照Item27的方法 加上註解抑制警告 但是Item27也說 那是逼不得已的做法
我們試著再改動一次
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()));
}
}功德圓滿 這是最冗長也是運行起來最慢的版本 但卻是typesafe的版本
結論
數組和泛型有著非常不同的類型規則 數組是協變且可具體化 泛型是不可變且可被擦除
所以數組提供了運行期的typesafe而不是編譯期的typesafe 泛型提供了編譯期的typesafe而不是運行期的typesafe
所以當你在猶豫要選哪個時 選擇列表而不是數組