首先可以肯定的是,數組是一個對象;但是在推導的過程中還是有些難以理解的問題,比如對于任意一個引用對象A
,
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數組是協(xié)變的,所以Object[]
是A[]
的父類,即Object[] o = A[]
;
數組是一個對象,所以數組的父類是Object
,即Object oo = o
;
那么A[]
、Object[]
和Object
是什么關系呢?
是這樣嗎?
我們可以通過反射來觀察一下:
private?static?void?test05()?{ ??Object[]?o?=?new?String[2]; ??System.out.println(o.getClass().getName()); ??System.out.println(o.getClass().getSuperclass().getName()); ??String[]?s?=?(String[])?o; ??System.out.println(s.getClass().getSuperclass().getName()); ??Object?oo?=?s;? } 打?。?[Ljava.lang.String; java.lang.Object java.lang.Object
可以看見A[]
和Object[]
的直接父類都是Object
,所以他們之間的關系也一定不是上圖中的多繼承關系,那么數組協(xié)變產生的關系一定不同于extends
關鍵字產生的關系;
extends
關鍵字產生的繼承關系是怎么定義呢?
這里我們可以從《Virtual Machine Specifications》中找到答案:
//?ClassFile?結構ClassFile?{ ??u4????????????????magic; ??u2????????????????minor_version; ??u2????????????????major_version; ??u2????????????????constant_pool_count; ??cp_info???????????constant_pool[constant_pool_count-1]; ??u2????????????????access_flags; ??u2????????????????this_class; ??u2????????????????super_class; ??u2????????????????interfaces_count; ??u2????????????????interfaces[interfaces_count]; ??u2????????????????fields_count; ??field_info????????fields[fields_count]; ??u2????????????????methods_count; ??method_info???????methods[methods_count]; ??u2????????????????attribute_count; ??attributes_info;??attributes[attributes_count];? }
可以看到extends
關鍵字產生的繼承關系是記錄在class文件中的super_class
里面的。我這里還沒有在 JDK 源碼里面找到數組協(xié)變關系的產生,但是可以猜想這個應該是后來加的類似語法關系的結構。這里先留著以后看源碼的時候確認吧。
在準備看Array源碼的時候,我直接就點開了java.lang.reflect.Array
,后來才知道這根本不是Array的源碼,看包名就知道,這是使用反射操作數組的一些方法。Array
的class是在運行過程中動態(tài)生成的。
那么在Array
的class中到底包含了什么呢?在很多的資料中都寫了,Array
中有類似public final int length
的成員變量。但是在《Java Language Specifications》10.1. Array Types
中明確寫了,length不是類型的一部分;
An array's length is not part of its type.
private?static?void?test06()?{ ??String[]?s?=?new?String[2]; ??System.out.println(s.length); ??System.out.println(s.getClass().getDeclaredFields().length);??try?{ ??System.out.println(s.getClass().getDeclaredField("length")); ??}?catch?(NoSuchFieldException?e)?{ ??System.out.println(e.toString()); ??}? } 打?。?0java.lang.NoSuchFieldException:?length
可以看到length
并不是Array
的成員變量,那么length
是從哪里來的呢?
同樣我們可以從ClassFile
結構中找打答案;
可以看到Array
的length
信息是記錄在對象頭中的,而讀取length
信息的時候,是使用的arraylength
字節(jié)碼指令來讀取的。
//?數組創(chuàng)建的幾種形式String[]?s?=?{"a",?"b",?"c"};??//?初始化器String[]?s1?=?new?String[3];???//?有維度表達式String[]?s2?=?(String[])?Array.newInstance(String.class,?3);?//?有維度表達式
數組創(chuàng)建流程
是否有維度表達式: ??無: ????創(chuàng)建的時候每個元素遞歸深入初始化,失敗則退出 ????變量類型檢查?->?與數組類型不兼容?->?編譯錯誤 ????不是可具化類型(如:null)?->?編譯錯誤? ????空間不足?->?OutOfMemoryError ??有: ????創(chuàng)建的時候,從左向右地計算,任意維度表達式計算失敗則退出 ????檢查所有維度值,有小于0?->?NegativeArraySizeException? ????分配空間,若空間不足?->?OutOfMemoryError ????只有一個維度表達式,創(chuàng)建一維數組,每個元素初始化化為初始值 ????有n個維度表達式,執(zhí)行深度為n-1的循環(huán)
逆變與協(xié)變用來描述類型轉換(type transformation)后的繼承關系
如果A、B表示類型,f(?)表示類型轉換,≤表示繼承關系(比如,A≤B表示A是由B派生出來的子類)
f(?)是逆變的,當A≤B時有f(B)≤f(A)成立;
f(?)是協(xié)變的,當A≤B時有f(A)≤f(B)成立;
f(?)是不變的,當A≤B時上述兩個式子均不成立,即f(A)與f(B)相互之間沒有繼承關系。
正因為數組是協(xié)變的,所以Object[] o = new A[];
有種看法認為這是在泛型產生之前的妥協(xié)產物,比如在 JDK5 之前還沒有泛型,但是很多地方需要用泛型來解決,比如:
//?java.util.Arrayspublic?static?boolean?equals(Object[]?a,?Object[]?a2)?{??if?(a==a2)????return?true;???? ??if?(a==null?||?a2==null)????return?false;???? ??int?length?=?a.length;??if?(a2.length?!=?length)????return?false;???? ??for?(int?i=0;?i最后調用的是
Object.equals()
方法,但是不想全部都重寫equals
,這里最簡單的就是讓數組實現協(xié)變的特性;3. 為什么不能使用泛型數組
這里簡單的講是因為泛型是不變的,而數組是協(xié)變的,所以不能使用泛型數組;
//?如果泛型也是協(xié)變的private?static?void?test07()?{ ??List可以看到如果泛型也是協(xié)變的,那么Collection?在存取數據的時候,就會產生類型轉換錯誤;
4. 為什么數組可以是協(xié)變的
private?static?void?test07()?{ ??Object[]?o?=?new?String[2]; ??o[0]?=?123; } 運行時: Exception?in?thread?"main"?java.lang.ArrayStoreException:?java.lang.Integer可以看到數組,在存數據的時候,還會檢查數據類型是否兼容,所以數組可以是協(xié)變的。
五、數組在 java 和 c++ 中的區(qū)別
C++ 中的數組只是一個指針,java 中的數組是一個對象
java 中訪問數組會有額外的范圍檢查
java 中會確保數組被初始化
六、Array 和 ArrayList的效率對比
private?static?final?int?SIZE?=?50000;private?static?final?Random?RANDOM?=?new?Random();private?static?void?test_array()?{ ??System.out.println("Array:");??long?start?=?System.currentTimeMillis(); ??String[]?s?=?new?String[SIZE];??for?(int?i?=?0;?i??list?=?new?ArrayList<>(SIZE);??for?(int?i?=?0;?i?對比可以看到,數組的插入和隨機訪問效率都要比ArrayList高,但是一般建議優(yōu)先使用列表,只有在優(yōu)先考慮效率的時候才考慮使用數組,因為
數組是協(xié)變的不能使用泛型
數組是具體化的,只有在運行時才知道元素的類型
七、總結
在看數組的時候,因為class是動態(tài)創(chuàng)建的,所以看了很久,但是根據數組的特性,基本可以認為數組的域和方法,類似于:
class?A?implements?Cloneable,?java.io.Serializable?{??public?final?int?length?=?X;?? ??public?T[]?clone()?{??try?{????return?(T[])?super.clone(); ??}?catch?(CloneNotSupportedException?e)?{????throw?new?InternalError(e.getMessage()); ??} ?} }
標題名稱:JDK源碼分析(2)之Array相關
標題URL:http://weahome.cn/article/jdpchs.html