解決 ClassCastException：Ljava.lang.Object；無法轉換為 Ljava.lang.Integer

1. 概述

在 Java 中，陣列是語言的基本組成部分，提供了一種結構化的方式來儲存相同類型的多個值。但是，在使用陣列和類型轉換時，我們有時會遇到意外的運行時異常。

當我們嘗試將Object[]陣列轉換為特定陣列類型（例如Integer[].這會導致ClassCastException ，這可能會讓我們很多人感到困惑。

在本教程中，我們將探討為什麼會發生這種情況，了解 Java 陣列的底層機制，並學習如何在程式碼中避免此類錯誤。

2.問題介紹

像往常一樣，我們首先透過一個例子來理解這個問題：

Integer[] convertObjectArray() {

 Object[] objArray = new Object[3];

 objArray[0] = 1;

 objArray[1] = 2;

 objArray[2] = 3;

 return (Integer[]) objArray;

 }

我們在上面的方法中將三個int值插入到Object[]陣列中。由於Object[]數組 僅包含整數，我們嘗試將其轉換為Integer[]陣列。

我們可以在測試中呼叫這個方法來看看會發生什麼：

Exception ex = assertThrows(ClassCastException.class, () -> convertObjectArray());

 LOG.error("The exception stacktrace:", ex);

我們可以看到，呼叫此方法會引發ClassCastException.另外，在輸出中我們可以看到異常的詳細資訊：

java.lang.ClassCastException: class [Ljava.lang.Object; cannot be cast to class [Ljava.lang.Integer; ...

 at ...

 at ...

 ...

這個訊息非常簡單明了。它說我們不能將Object[]數組轉換為Integer[]數組，儘管數組中的所有元素都是Integer 。接下來，我們來了解為什麼會出現這個問題。

3.為什麼會出現該異常？

要了解為什麼會發生這種情況，我們需要檢查 Java 中數組的行為，特別是數組協方差和運行時類型檢查。

協變意味著子類別類型在某些情況下可以替代其父類別類型。在 Java 中，陣列是協變的，這意味著子類別的陣列（ Integer[] ）可以指派給其超類別的陣列（ Object[] ）。

此功能允許我們做這樣的事情：

Object[] objArray = new Integer[5]; // Valid, because Integer[] is a subtype of Object[]

 objArray[0] = 42; // Allowed, since 42 is an Integer

但這並不意味著我們可以隨意將Object[]轉換為Integer[].實際的陣列類型仍然是Object[] ，且 Java 在執行時不允許將其視為Integer[] 。

因此，這次嘗試失敗了：

(Integer[]) objArray

此時，Java 檢查objArray是否實際上是Integer[].由於其實際的運行時類型是Object[],轉換失敗，導致ClassCastException 。

4. 解決問題

既然我們了解了問題發生的原因，就讓我們想想如何解決它。

4.1.直接使用Integer[]數組

避免此問題的最佳方法是從一開始就使用正確的類型初始化數組。在我們的範例中，如果我們打算儲存Integer數值，則可以建立一個Integer[]數組，而不是建立Object[]數組：

Integer[] getIntegerArray() {

 Integer[] intArray = new Integer[3];

 intArray[0] = 1;

 intArray[1] = 2;

 intArray[2] = 3;

 return intArray;

 }

一個簡單的測試可以驗證它是否按預期工作：

assertArrayEquals(new Integer[] { 1, 2, 3 }, getIntegerArray());

使用所需類型初始化數組可節省不必要的轉換。但是，我們經常從其他函式庫或 API 接收Object[]陣列。在這種情況下，我們無法從頭初始化陣列。接下來我們來看看如何轉換Object[]數組 轉換為Integer[]數組。

4.2.基於流的轉換

我們可以利用 Stream API 將Object[]轉換成Integer[] ：

Integer[] objArrayToIntArrayByStream() {

 Object[] objArray = new Object[] { 1, 2, 3 };

 Integer[] intArray = Stream.of(objArray).toArray(Integer[]::new);

 return intArray;

 }

在此範例中， toArray(Integer[]::new)將流中的元素收集到一個新的Integer[]陣列中。我們來測試一下：

assertArrayEquals(new Integer[] { 1, 2, 3 }, objArrayToIntArrayByStream());

這種方法可以完成工作，但我們必須小心類型安全。我們需要確保Object[]中的所有元素都是Integer實例。否則，當將任何非Integer元素轉換為 Integer 時，我們可能會遇到ClassCastException Integer.

4.3.基於循環的轉換

或者，我們可以透過for迴圈輕鬆地將Object[]陣列轉換為Integer[]陣列：

Integer[] objArrayToIntArray() {

 Object[] objArray = new Object[]{ 1, 2, 3 };

 Integer[] intArray = new Integer[objArray.length];

 for (int i = 0; i < objArray.length; i++) {

 intArray[i] = (Integer) objArray[i];

 }

 return intArray;

 }

此方法透過循環從Object[]陣列讀取每個元素並將其新增至目標Integer[]陣列中來解決問題：

assertArrayEquals(new Integer[] { 1, 2, 3 }, objArrayToIntArray());

類似地，如果Object[]包含非Integer元素，則可能引發ClassCastException 。

4.4.建立通用轉換方法

我們可以將基於迴圈的轉換方法擴展為泛型方法，這樣就可以將Object[]陣列轉換為 任何類型數組（ T[] ）。接下來我們來看看這樣的方法如何實現：

<T> T[] convertFromObjectArray(Class<T> clazz, Object[] objArray) {

 T[] targetArray = (T[]) Array.newInstance(clazz, objArray.length);

 for (int i = 0; i < objArray.length; i++) {

 if (clazz.isInstance(objArray[i])) {

 targetArray[i] = clazz.cast(objArray[i]);

 } else {

 throw new ClassCastException("Element #" + i + ": Cannot cast " + objArray[i].getClass()

 .getName() + " to " + clazz.getName());

 }

 }

 return targetArray;

 }

在這個實作中，我們首先初始化一個通用數組。然後，我們在轉換之前明確檢查每個元素，並拋出一個帶有清晰訊息的明確定義的ClassCastException 。

現在，我們可以使用此方法將Object[]轉換為不同類型的陣列：

assertArrayEquals(new Integer[] { 1, 2, 3 }, convertFromObjectArray(Integer.class, new Object[] { 1, 2, 3 }));

 assertArrayEquals(new String[] { "I'm Kai", "I'm Liam", "I'm Kevin" },

 convertFromObjectArray(String.class, new Object[] { "I'm Kai", "I'm Liam", "I'm Kevin" }));

當然，如果輸入的Object[]陣列包含混合類型的元素，則會拋出ClassCastException ：

Exception ex = assertThrows(ClassCastException.class, () -> convertFromObjectArray(String.class, new Object[] { "I'm Kai", Instant.now(), "I'm Kevin" }));

 assertEquals("Element #1: Cannot cast java.time.Instant to java.lang.String", ex.getMessage());

測試表明， ClassCastException有一個有意義的訊息，它有助於除錯和識別哪個特定元素導致了問題。

5. 結論

在本文中，我們討論了為什麼在 Java 中將Object[]轉換為Integer[]時會引發ClassCastException 。我們也透過範例探討了解決該問題的幾種方法。

與往常一樣，範例的完整原始程式碼可在 GitHub 上找到。