动态二维数组能够实现Java.Collection.size()方法吗？

Question

好的，所以我正在使用Java制作一个动态2D数组，它实现了java.util.Collection接口。我让我的数组实现它是因为我希望它具有与普通 Collection 相同的功能。但是，我无法实现 size() 方法，因为在接口中它返回整数类型，而2D矩阵可能会导致整数类型溢出。

下面是我正在制作的类的一部分代码：

public abstract class AbstractMatrix<E> implements Collection<E>{
     @Override
     public long size() {
         return columns * rows;
     }
}

现在这种方法行不通，因为“返回类型与Collection<E>.size()不兼容”，如果我将类型更改为int，则可能会溢出columns * rows。

我知道我不能像这样覆盖size方法，但是否有任何方法可以确保该方法返回正确的大小，同时仍实现Collection接口？

是的，我知道这是不切实际的，并且很可能永远不会成为问题，但我很想知道是否有一个好的解决方案。

- Wires77

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翻译：如果矩阵的大小超过45k行x 45k列（假设它是方阵），会发生溢出吗？ - assylias

你计划拥有超过 2,147,483,647 个元素吗？ - Stefan Haustein

一个 size 是 columns*rows 的矩阵，你可以用它来做什么？它会让你能够做些什么？ - ewan.chalmers

我认为你应该问的问题是：“我的用例是否真的需要像这样定义大小？”“我的大小定义是否总体上合理？” - Tudor

相关：https://dev59.com/cmsz5IYBdhLWcg3w0rZC - assylias

是的，我意识到这可能永远不会被使用，但我想要学习的潜力。 - Wires77

Answer 1

尽管您的size实现有问题，但是Collection#size的契约在javadoc中已定义：

返回此集合中的元素数。如果此集合包含超过Integer.MAX_VALUE个元素，则返回Integer.MAX_VALUE。

因此，您可以将大小计算为long，并在大于Integer.MAX_VALUE时返回Integer.MAX_VALUE。

或者，您可以模仿例如LinkedList#add中实现的方式，在那里size仅递增并允许溢出。

- assylias

Answer 2

假设您愿意拥有一个8GB的数组 - 这是一个二维数组的最小大小，它将用其总大小溢出一个int类型 - 并且假设您愿意对该集合执行任何有趣的操作，例如迭代它（仅为迭代而花费几分钟时间）... 我认为典型的方法要么是回退到实现Iterable而不是Collection，要么只返回Integer.MAX_VALUE，如Javadoc所指定的那样：

“返回此集合中的元素数。如果此集合包含超过Integer.MAX_VALUE个元素，则返回Integer.MAX_VALUE。”

- Louis Wasserman

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有趣的是，LinkedList#add方法允许大小溢出且没有检查。 - assylias

这并不令人惊讶；通常在遇到这些问题之前，您的内存就已经耗尽了。 （此外，很难想象使用LinkedList会扩展到那么多元素的情况下有什么用途。） - Louis Wasserman

Answer 3

如果您真的关心可能会溢出的足够大的矩阵，您可以通过检查结果大小（初始化或调整大小）是否仍在整数范围内，并在这种情况下抛出（运行时）异常来确保不会发生这种情况。

- Attila

Answer 4

我不这么认为，你需要使用某种变通方法。你可以扩展你的大小以返回负数，并将其解释为无符号32位整数，这样你就可以得到最大的40亿多一点。

不过，请问你真的需要支持那么多对象吗？请记住，40亿多一点32位整数会占用16GB的内存。在使用64位Java时，一个4亿长的Object数组，全部设置为null，会占用32GB，因为64位Java上的引用是64位。这甚至还没有考虑实际实例化那么多类所使用的内存，而实际上这个数量很可能会更高。

- Wug

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是的，我意识到拥有一个会溢出的二维数组是不切实际的，但我只是想问问是否有解决方案。 - Wires77

你有没有考虑查看ArrayList的代码。为什么你的返回类型需要是long呢？ - branchgabriel

mugafuga：ArrayList是集合，只有int size()方法，没有long size()。 - Wug