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Java中foreach循环中的ClassCastException

javagenericsiteratorforeachclasscastexception
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在以下代码中，什么情况下会出现ClassCastException：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Generics {

    static List getObjects() {
        return Arrays.asList(1, 2, 3);
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = getObjects();
        for (Object o : list) { // ClassCastException?
            System.out.println(o);
        }
    }
}

我们在生产环境中遇到了一个类似的情况（我知道这是不好的实践），客户提供了一个带有ClassCastException的日志，指向了带有注释的代码行，但我似乎无法复现它。有什么想法吗？
我知道当使用foreach时JVM会在后台创建一个迭代器，但它是否可以在某些情况下创建一个原始的迭代器，在其他情况下创建一个参数化的迭代器？
更新：我还查看了生成的字节码，在Windows上，使用JDK 1.6.0_21-b07没有进行checkcast。有趣 :)
这是主要方法： public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: 调用静态方法 #34; //Method getObjects:()Ljava/util/List; 3: 存储结果到本地变量1 4: 加载本地变量1 5: 调用接口方法 #36, 1; //InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator; 10: 存储结果到本地变量3 11: 跳转到 28 14: 加载本地变量3 15: 调用接口方法 #42, 1; //InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object; 20: 存储结果到本地变量2 21: 获取静态字段 #48; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 24: 加载本地变量2 25: 调用实例方法 #54; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V 28: 加载本地变量3 29: 调用接口方法 #60, 1; //InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z 34: 如果为真跳转到 14 37: 返回 更新2: 我被使用其自己的编译器的Eclipse IDE所误导，因此上面的字节码实际上是使用Eclipse编译器生成的。请看这里如何手动使用Eclipse编译代码。 总之，在某些情况下，Eclipse编译器会生成不同于Sun编译器的字节码，无论平台如何，本文描述的情况就是其中之一。
Java泛型正在咬你！;-) - Lucero
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提示：（1）利用所有可用的信息 - 异常应该告诉你涉及哪些类，例如 java.lang.ClassCastException: XXXX cannot be cast to YYYY。 （2）行号有时会偏差几行，因此请查看上下报告行数的几行，以寻找异常来源可能性。 - Bert F
确实，只返回精确的翻译信息。 - Bozho
上面的代码是生产代码的模仿，但“翻译”的错误是ClassCastException Integer无法转换为String。 - user174852
感谢您发布您的反汇编内容。关于checkcast在某些已编译版本（例如我的版本和Tim在使用1.6.0_21时的版本）中存在，而在其他版本（例如bozho和您的版本）中不存在，这真是令人着迷。 - T.J. Crowder
4个回答
5
这段代码难道不应该总是抛出ClassCastException吗？在我使用Sun Java 6编译器和运行时（在Linux上）时，它会抛出异常。您正在将Integer转换为String。创建的迭代器将是一个Iterator<String>，但然后它试图访问第一个元素，即一个Integer，因此失败。
如果您像这样更改数组，则情况会变得更清晰：
return Arrays.asList("one", 2, 3);

现在循环实际上对于第一个元素起作用，因为第一个元素是一个 String 并且我们看到了输出；然后 Iterator<String> 在第二个元素时失败了，因为它不是一个字符串。

如果你只使用一个通用的 List 而不是特定的列表，则您的代码将起作用：

List list = getObjects();
for (Object o : list) {
    System.out.println(o);
}

如果您使用的是List<Integer>，因为内容是Integer，那么您当然可以这样做。您现在所做的会触发编译器警告，原因很明显：注意：Generics.java使用未经检查或不安全的操作。

以下修改也有效：

for (Object o : (List)list)

......这可能是因为此时您正在处理的是一个Iterator，而不是Iterator<String>。

bozho说他在Windows XP上没有看到这个错误（没有提及使用哪个编译器和运行时，但我猜测是Sun的），而您说您没有看到它（或者不太可靠），所以显然这里存在一些实现上的敏感性，但底线是：不要使用List<String>与List中的Integer交互。 :-)

这是我正在编译的文件：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Generics {

    static List getObjects() {
        return Arrays.asList("one", 2, 3);
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = getObjects();
        for (Object o : list) { // ClassCastException?
            System.out.println(o);
        }
    }
}

以下是编译结果：

tjc@forge:~/temp$ javac Generics.java 
注意：Generics.java使用了未经检查或不安全的操作。
注意：请使用-Xlint:unchecked重新编译以获取详细信息。

以下是运行结果：

tjc@forge:~/temp$ java Generics 
one
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
    at Generics.main(Generics.java:12)

第12行是for语句。请注意，它输出了第一个元素，因为我将其更改为了String。它没有输出其他元素。(在我做出这个更改之前，它立即失败了。)

我正在使用的编译器如下：

tjc@forge:~/temp$ which javac
/usr/bin/javac
tjc@forge:~/temp$ ll /usr/bin/javac
lrwxrwxrwx 1 root root 23 2010-09-30 16:37 /usr/bin/javac -> /etc/alternatives/javac*
tjc@forge:~/temp$ ll /etc/alternatives/javac
lrwxrwxrwx 1 root root 33 2010-09-30 16:37 /etc/alternatives/javac -> /usr/lib/jvm/java-6-sun/bin/javac*

以下是反汇编代码，其中显示了checkcast指令：

tjc@forge:~/temp$ javap -c Generics
从 "Generics.java" 编译而来
public class Generics extends java.lang.Object{
public Generics();
  Code:
   0:   aload_0
   1:   invokespecial   #1; //Method java/lang/Object."":()V
   4:   return
static java.util.List getObjects();
  Code:
   0:   iconst_3
   1:   anewarray   #2; //class java/io/Serializable
   4:   dup
   5:   iconst_0
   6:   ldc #3; //String one
   8:   aastore
   9:   dup
   10:  iconst_1
   11:  iconst_2
   12:  invokestatic    #4; //Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
   15:  aastore
   16:  dup
   17:  iconst_2
   18:  iconst_3
   19:  invokestatic    #4; //Method java/lang/Integer.valueOf:(I)Ljava/lang/Integer;
   22:  aastore
   23:  invokestatic    #5; //Method java/util/Arrays.asList:([Ljava/lang/Object;)Ljava/util/List;
   26:  areturn

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
   0:   调用静态方法 #6; //Method getObjects:()Ljava/util/List;
   3:   astore_1
   4:   aload_1
   5:   调用接口方法 #7,  1; //InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
   10:  astore_2
   11:  aload_2
   12:  调用接口方法 #8,  1; //InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
   17:  如果为假跳转到40行
   20:  aload_2
   21:  调用接口方法 #9,  1; //InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
   26:  强制类型转换为 #10; //class java/lang/String
   29:  astore_3
   30:  获取静态字段 #11; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   33:  aload_3
   34:  调用虚方法 #12; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
   37:  跳转到11行
   40:  return
}

总之，不要使用 List<String> 与包含非 String 的 List 进行交互。:-)

1
字符串部分在运行时丢失（擦除），因此实际上没有进行任何转换。但按照他的方式这样做非常错误。 - Bozho
2
我运行了它，没有抛出异常：），1.6.0_20，Windows XP - Bozho
1
@Bozho：嗯......在1.6.0_21上编译（对我而言）会插入一个“checkcast <java/lang/String>”指令，这会导致异常。 - Tim Stone
3
这是一个相当有趣的讨论，但我认为我们都同意代码存在的问题以及需要修复的地方 :) - Bozho
1
@Bozho: “...但我认为我们都同意代码存在的问题以及需要修复的地方。” 完全同意 :-) - T.J. Crowder
显示剩余9条评论
1

我也无法重现它，但我发现以下必须更正的错误：

  • 使getObjects()返回List<Integer>而不是原始类型
  • 不要期望List<String>，而是期望List<Integer>
  • 在迭代时，循环使用for (Integer o : list)
0

这部分：

List<String> list = getObjects();
for (Object o : list) { // ClassCastException?
    System.out.println(o);
}

将被简化为

List<String> list = getObjects();
for (Iterator<String> iterator = list.iterator(); iterator.hasNext();) {
    Object o = iterator.next();
    System.out.println(o);
}

但是，迭代器的实现在调用next()方法时，会尝试将Iterator发送的内容强制转换为String。

这就是为什么会出现CCE的原因。

解决方案：

要么在任何地方都使用泛型，要么不使用它们，但保持一致非常重要。如果您返回了List<Integer>或List<? super Integer>，则会在编译时看到此问题。

我认为你想表达的是 Iterator<String>，而不是 Iterator<List>。 - T.J. Crowder
0
问题在于方法 static List getObjects() { 返回一个通用（非参数化）的 List。而你将其赋值给了 List<String>。这一行应该会产生编译器警告，这应该是一个问题的信号。
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