为什么ArrayList在内部使用Object [](而不是E [])？

Question

ArrayList在内部使用Object数组:

private transient Object[] elementData;

并且在E get(int)方法中它被转换为E类型.

我的问题是:为什么ArrayList不使用E []来存储对象？

我知道在编译器运行之后,类型擦除会将E []转换为Object [],但是仍然需要在每个get()调用中转换为E？

如果使用E [],则无需使用以下代码

return (E) elementData[index];

使用Object []的选择是为了表现？

当类型擦除将E []转换为Object []时,java会在内部进行强制转换以在泛型方法中返回正确的类型吗？

EDITED

让我更好地解释一下我的疑点是什么:

如果ArrayList使用E []而不是Object [],则在方法get(int)中不需要强制转换.这将提高性能(显然).

但是,没有魔法,我认为使用E [] JVM无论如何都会抛出对象,因为类型擦除会在Object中转换.正确？

ps:抱歉我的英语不好.

Answer 1

更新:这个答案得到了更多的关注和支持比我认为基本上复制粘贴JDK源代码所应得的,因此我将尝试将其变成值得的东西.

Java泛型的外观和感觉都是真实的,具体化的,多实例化的,C++或C#样式的泛型.这意味着对于类似的类型ArrayList<E>,我们希望ArrayList<String>表现得像每次出现E都被替换掉了String.换句话说,这个:

private Object[] elementData = new Object[size];

public E get(int i) {
    return (E) elementData[i];
}

String str = list.get(0);

应该成为这样的:

private Object[] elementData = new Object[size];

public String get(int i) {
    return (String) elementData[i];
}

String str = list.get(0);

现在,正如您可能知道的那样,实际上并不是它们的工作方式.对于现在(大部分)远远落后于我们的向后兼容性原因,Java泛型通过类型擦除实现,其中E实际上被替换为Object无处不在,并且在必要时将强制转换String插入到调用代码中.这意味着代码实际上变成了这样的:

private Object[] elementData = new Object[size];

public Object get(int i) {
    return elementData[i];
}

String str = (String) list.get(0);

演员(E)已经消失,并在通话现场重新出现.如果呼叫站点忽略了结果,则演员阵容将完全消失!这就是为什么它给出了"未经检查"的警告.

现在想象一下,如果elementData有类型E[],请按照你的建议.也就是说,代码看起来像这样:

private E[] elementData = (E[]) new Object[size];

public E get(int i) {
    return elementData[i];
}

String str = list.get(0);

我们知道由于擦除,它会变成与上面相同的东西.但是,如果我们按照我们希望的方式修改了泛型,它将如下所示:

private String[] elementData = (String[]) new Object[size];
// ClassCastException: Object[] is not a String[]

基本上我们编写了一些应该在运行时崩溃的代码,它的唯一原因就是Java的泛型实现假装比它更好.我们欺骗编译器说服它接受脆弱的代码.

它很脆弱!我们碰巧避免运行时崩溃,因为数组永远不会逃避类.但如果确实如此,那将导致ClassCastException难以预测的地方.如果Java 9引入了具体的泛型怎么办？第一个实现将继续工作,但这个会破坏.

这就是为什么大多数合理的Java编码约定要求未经检查的强制类型转换为类型正确的原因. (E) elementData[i]是类型正确的,因为ArrayList确保只能E存储s elementData. (E[]) new Object[size]从来都不是类型正确的,除非E是Object.

还有其他好处.在Java 8中,该elementData字段可以采用特殊的sentinel值:

/**
 * Shared empty array instance used for empty instances.
 */
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

/**
 * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
 * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
 * first element is added.
 */
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

/**
 * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
 * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
 * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
 * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
 */
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access