ArrayList 其实也有双胞胎，但区别还是挺大的！

今天在学习ArrayList源码的时候发现了这么一句注释,即：

c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)

https://bugs.java.com/view_bug.do?bug_id=6260652

这句话的意思是Collection集合类型的toArray()方法虽然声明返回值类型是Object[],但是具体调用时还真不一定就返回Onject[]类型，也有可能是其他的类型，这还要取决于你c的实际类型，使用不当还会抛出异常。这样讲可能会很懵比，下面我将会详细讲解到底为什么,现在我们先来看看Collection中的toArray()声明，让你对这个方法先有个大概的印象。

public Object[] toArray(); // 声明返回值类型为Object[]

那么什么情况会出现上面的bug呢？我们先来看看下面两个例子：

1、没有抛异常的情况

// 声明一个ArrayList集合，泛型为String类型
List list = new ArrayList<>();
// 添加一个元素
list.add("list");
// 将上面的集合转换为对象数组
Object[] listArray = list.toArray(); ................ 1
// 输出listArray的类型，输出class [Ljava.lang.Object;
System.out.println(listArray.getClass());
// 往listArray赋值一个Onject类型的对象
listArray[0] = new Object();

2、抛异常的情况

// 同一创建一个列表，但是现在是通过Arrays工具类来创建，创建的列表类型为Arrays的内部类ArrayList类型
List asList = Arrays.asList("string");
// 转换为对象数组
Object[] asListArray = asList.toArray();.............. 2
// 输出转换后元素类型，将输出class [Ljava.lang.String;
System.out.println(asListArray.getClass());
// 往对象数组中添加Object类型对象，会报错java.lang.ArrayStoreException
asListArray[0] = new Object();

上面第一种情况是通过new ArrayList()方式创建的java.util.ArrayList类型，第二种方式是使用Arrays.asList()方式创建的java.util.Arrays$ArrayList的类型，两个类型名都是ArrayList,但实现方式确实不同的。那为什么会报错呢？归根到底就是toArray()这个方法的实现方式不同导致的。我们分别先看下java.util.ArrayList类的toArray()和java.util.Arrays$ArrayList的toArray()的实现方式：

java.util.ArrayList
public Object[] toArray() {
    // 调用Arrays工具类进行数组拷贝
    return Arrays.copyOf(elementData, size);...............1
}

Arrays.copyOf()
public static  T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
    return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());.................2
}
public static  T[] copyOf(U[] original, int newLength, Classextends T[]> newType) {
    // 在创建新数组对象之前会先对传入的数据类型进行判定
    @SuppressWarnings("unchecked")
    T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
        ? (T[]) new Object[newLength]
        : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
    System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                     Math.min(original.length, newLength));
    return copy;
}

下面是java.util.Arrays$ArrayList的实现

private final E[] a;
@Override
public Object[] toArray() {
    return a.clone();
}

从上面可以看出，在java.util.ArrayList中将会调用Arrays的copyOf()方法，传入一个newType进行类型判断，newType的值为original.getClass(),由于original.getClass()返回的类型为Object[](具体看ArrayList的源码可知),所以调用toArray()之后将返回一个Object[]类型数组，所以往listArray变量里边丢一个Object类型的对象当然不会报错。

再看看java.util.Arrays$ArrayList的实现，可以看出数据类型定义为泛型E，E的具体类型将根据你传入的实际类型决定，由于你传入了"string"，所以实际类型就是String[]，当然调用a.clone()之后还是一样返回String[]类型，只不过是这里做了一个向上转型，将String[]类型转为Object[]类型返回罢了，但是注意，虽然返回的引用为Object[]，但实际的类型还是String[],当你往一个引用类型和实际类型不匹配的对象中添加元素时，就是报错。不服？下面举个栗子：

// 数组strings为String[]类型
String[] strings = { "a", "b" };
// 向上转型为Object[]类型，那么这个objects就属于引用类型为Object[],而实际类型为String[]
Object[] objects = strings;
// 添加一个Object类型变量，就报错啦！
objects[0] = new Object();//! java.lang.ArrayStoreException

为了加深理解，我们来总结下java中的向上转型和向下转型的区别。我们都知道我们可以通过注入Father fa = new Son()的方式进行声明，仅为Father类型为Son类型的父类，即发生向上转型，向上转型在java中是自动完成的，不需要进行强制转换，不会抛出异常。向下转型分为两种情况，下面结合代码演示：

// 向上转型
Father fa = new Son();

Father fafa = new Father();

// 向下转型(不会报错)
Son son = (Son) fa;.................1

// 向下转型，报错了java.lang.ClassCastException
Son sonson = (Son) fafa;.......................2

可以发现1处不会报错，2处却报错了，因为1处fa变量的实际类型是Son，引用类型为Father,向下转换取决于实际类型而不取决于引用类型，比如fafa这个变量的实际类型就是其本身Father,在java中，父类默认是不能强制转换为子类的。

二、总结

首先最重要有以下几点：

• 1、Java中数组集合向上转型之后，不能往数组集合中添加引用类型（即父类型）的对象，而应该添加实际类型的对象，比如说`Father[] father = son[],你就不能往father中添加Father类型了，而应该是Son

• 2、Java中向上转型是默认允许的，但是向下转型可能会抛出错误，得小心使用！

• 3、要小心采用Arrays.asList()创建的集合类型不是java.util.ArrayList，而是java.util.Arrays$ArrayList,两个类的很多方法实现方式也不一样。

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