Java数组列表和多态性

Question

最近我发现了一些关于Java的问题。 1【A】

ArrayList dates = new ArrayList();
dates.add(new Date());
dates.add(new String());

【B】

ArrayList<Date> dates = new ArrayList<Date>();
dates.add(new Date());
dates.add(new String());

这两个代码片段是否有编译错误？我猜测add(new String())这里可能有问题，但不太清楚。

2. I cannot find the mistake in this arraylist, is the return type of dates.get() wrong?

       ArrayList dates = new ArrayList();
       dates.add(new Date());
       Date date = dates.get(0);
   

如果我使用以下内容会怎样？

ArrayList<Date> dates = new ArrayList<Date>();
dates.add(new Date());
Date date = dates.get(0);

3. If Student is the subtype of the Person, then which are legal?

   Person p = new Student();
   Student s = new Person();
   List<Person> lp = new ArrayList<Student>();
   List<Student> ls = new ArrayList<Person>();
   

我为这些问题苦苦思索了两天，真的需要有人给我一些解释。谢谢提前。

- AzioK

Answer 1

对于问题1和2，您需要学习的关键是“泛型”。

如果您编写了以下内容：

ArrayList dates = new ArrayList();

那么你就会得到一个 原始类型：编译器不知道你可以放入 ArrayList 中的是什么样的东西。但当你写下以下代码时：

ArrayList<Date> dates = new ArrayList<Date>();

如果编译器知道这个ArrayList将存储Date实例，它会检查你是否只尝试插入和检索Date值。 这既是为了保护，也是为了避免不必要的麻烦。通过第二种方式，您会发现

dates.add(new String());

如果编译器发现你试图将错误类型的内容放入列表中，它将不会编译。同样地，你可以直接写：

Date date = dates.get(0);

这是因为编译器知道里面的内容会是一个Date。但是使用第一种形式就不一样了：编译器无法强制执行任何类型检查，所以当你取出数据时需要进行强制转换：

Date date = (Date) dates.get(0);

使用原始类型可能会导致程序中发生错误，因为您可能会意外地将错误的类型放入其中，而编译器无法阻止您；此外，当您检索内容时，它也会使得代码冗长不必要，因为您必须自己进行类型转换。将泛型类型参数（即<Date>部分）视为强制要求列表中的内容能够输入和输出的方式。 （从技术上讲，这仅由编译器强制执行，而不是运行时，但那是另一天的教训......如果您感兴趣，请查找类型擦除。）

对于这段代码：

Person p = new Student();
Student s = new Person();
List<Person> lp = new ArrayList<Student>();
List<Student> ls = new ArrayList<Person>();

你遇到了类型系统中最让人恼火的问题之一。虽然 Student 是 Person 的一个子类型，但这并不意味着 ArrayList<Student> 是 ArrayList<Person> 的一个子类型。如果它是这样就太好了，但事实并非如此。因此：

Person p = new Student();

上面这行没问题。一个Student是一个Person，所以一个Person的引用可以持有一个Student实例。

Student s = new Person();

然而您不能使用上述代码行。引用变量s必须指向一个Student对象；但是Person不一定是Student，这会导致编译时错误。

List<Person> lp = new ArrayList<Student>();

如果这个方法能够正常工作就好了，但是它并没有如此。如果你想要一个 ArrayList<Student> ，那么你必须把 lp 的形式类型设为 List<Student>。

List<Student> ls = new ArrayList<Person>();

无论在什么情况下都不会起作用，原因和第二行失败的原因相同：一个Person不一定是Student，List<Student>不能期望容纳任何不是Student的东西。

- chiastic-security

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尽管不可能执行 List<Person> lp = new ArrayList<Student>()，但仍有一些情况可以使用多态性：https://dev59.com/9FTTa4cB1Zd3GeqPqDTn#4959000 - Baumann

Answer 2

默认情况下，您可以将任何对象放入列表中，但从Java 5开始，Java泛型使得限制您可以插入到列表中的对象类型成为可能。以下是一个示例：

List<MyObject> list = new ArrayList<MyObject>();

这个列表现在只能插入MyObject实例。然后，您可以访问和迭代其元素而无需进行转换。以下是它的样子：

   MyObject myObject = list.get(0);

以下内容来自Oracle网站

简而言之，泛型使得类型（类和接口）在定义类、接口和方法时成为参数。就像方法声明中使用的更熟悉的形式参数一样，类型参数提供了一种用不同输入重用相同代码的方法。不同之处在于，实际参数的输入是值，而类型参数的输入是类型。

使用泛型的代码具有许多优点，比非泛型代码有更强的类型检查：

编译时更强的类型检查。Java编译器对泛型代码应用强类型检查，并在代码违反类型安全性时发出错误。修复编译时错误比修复运行时错误更容易找到。

消除强制类型转换。没有泛型的以下代码片段需要转换：

List list = new ArrayList();
list.add("hello");
String s = (String) list.get(0);

当使用泛型重写代码时，代码不需要转换类型：

List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("hello");
String s = list.get(0); 

// 没有强制类型转换 通过使用泛型，程序员可以实现适用于不同类型集合的通用算法，这些算法可以进行定制，具有类型安全性和更易于阅读的特点。

- Freaky Thommi