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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)

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<String> 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<String> 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> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
    return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());.................2
}
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends 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。