java中，数组为什么要设计为协变？

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java中数组为什么要设计为协变的？比如： Number[] num = new Integer[10]; num[0] = 2.1; 这样的语句可…

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对早期没有泛型的妥协，现在看来是设计缺陷。这个设计缺陷还带坏了 C#……

胖君 猎人 · Accepted Answer

因为SE5之前还没有泛型，但很多代码迫切需要泛型来解决问题。

举个例子，比较两个数组是否“值相等“的Arrays.equals( )方法。因为底层实现调用的是Object.equals( )方法，和数组中元素的具体类型无关。

for (int i=0; i<length; i++) {
    Object o1 = a[i];
    Object o2 = a2[i];
    if (!(o1==null ? o2==null : o1.equals(o2)))
        return false;
}

所以不想让每个类型都要重新定义Arrays.equals( )方法。而是”泛化“地接受任何元素类型的数组为参数，就像现在这样：

public static boolean equals(Object[] a, Object[] a2) {
    ... ...
}

要让Object[]能接受所有数组类型，那个时候又没有泛型，最简单的办法就是让数组接受协变，把String[]，Integer[]都定义成Object[]的派生类，然后多态就起作用了。

但为什么数组设计成”协变“不会有大问题呢？这是基于数组的一个独有特性：

数组记得它内部元素的具体类型，并且会在运行时做类型检查。

【插一句，这也是为什么不能创建泛型数组的原因，数组创建时必须知道确切类型。此处先不表，参见另一个回答：java为什么不支持泛型数组？ - 胖胖的回答】

这就是题主问题里代码能通过编译，但运行时报错的原因：

Number[] num = new Integer[10]; 
num[0] = 2.1;     //Error

num变量记得它内部元素是Integer。所以运行时给它插入double型的时候不让执行。

这反而是数组的优点，也是当初”敢于“把数组设计成协变的原因。虽然向上转型以后，编译期类型检查放松了，但因为数组运行时对内部元素类型看得紧，不匹配的类型还是插不进去的。

这也是为什么容器Collection不能设计成协变的原因。Collection不做运行时类型检查，比较耿直。还是题主Number的例子，如果Collection接受”协变“，List<Integer>的引用能传给List<Number>：

List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
List<Number> num = integerList; // 假设现在容器接受”协变“

这时候我想往List<Number>里插入一个Double。它不会像数组这样”坚贞“，它将”安静“地接受。

num.add(new Double(2.1));

然后当我们从原先的integerList里面取东西，才会发现出问题了。虽然看上去从integerList里取Integer，我们的操作无可指责。但取出来的却是Double型。

Integer itg=integerList.get(0);    //BOOM！

于其到拿出来之后才发现不对，那还不如当初就不让插入。这就是数组的好处。

而且，在引入了通配符（Wildcard）之后，协变的功能也已经被实现了。而且配合通配符的”上界“和”下界“一起用，容器内元素的类型还是受到严格控制的，虽然有点复杂。

List<? extends Number> derivedNum=new ArrayList<Integer>();

关于通配符，可以看另外两个回答：

所以总的来说，虽然数组的协变不是一个完美的设计，但也不能算非常烂。起码还能用，没有捅出大篓子。而且数组又不支持泛型，底层类库到处是Object[]，现在也不可能改了。