JVM如何实现数组的类？

Question

我可以覆盖任何array方法吗？
例如toString()或其他方法。

import java.lang.reflect.Method;

public class ArraysClassTest {
    static int[] array = { 1, 2, 3, 1 };

    public static void main(String[] args) {
        Class<? extends int[]> class1 = array.getClass();
        try {
            Method method = class1.getMethod("toString");
        } catch (NoSuchMethodException | SecurityException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
} 

Answer 1

您不能更改数组的任何功能。 JLS§10.7 数组成员指定数组的每个成员：

数组类型的成员包括以下所有：

• public final字段length ，其中包含数组的组件数。 length可以是正数或零。

• public方法clone ，它将覆盖Object类中的同名方法，并且不引发任何检查异常。 数组类型T[]的clone方法的返回类型为T[] 。

  多维数组的克隆很浅，也就是说，它仅创建一个新数组。 子数组是共享的。

• 所有成员都继承自类Object ; 不继承的Object的唯一方法是其clone方法。

该规范不允许以任何方式自定义此实现。 例如，数组的toString()方法始终是从Object继承的基本方法。

为了创建一个数组对象编译器发出一三指令到编译Java字节码 ： newarray为原语， anewarray对于引用类型，或multinewarray所有多维数组。 在实施这些指令时，虚拟机将在运行时根据需要创建每个数组类（ JVMS§5.3.3 创建数组类 ）。 VM还为编译器定义了专用字节码指令，以供编译器用于获取和设置数组元素以及获取数组的长度。

尚未说明如何在VM中实现阵列。 它纯粹是实现细节，甚至Java编译器也不知道或不在乎。 涉及的实际代码取决于您在其上运行程序的虚拟机的风格，该VM的版本，其运行的OS和CPU以及配置了VM的任何相关运行时选项（例如，是否处于解释模式）或不）。

快速浏览OpenJDK 8源代码会发现一些与阵列有关的机制：

• src / share / vm / oops / arrayKlass.cpp

• src / share / vm / oops / objArrayKlass.cpp

• src / share / vm / oops / typeArrayKlass.cpp

• src / share / vm /解释器/bytecodeInterpreter.cpp –为解释器实现字节码指令，包括用于创建和访问阵列的指令。 但是，它曲折而复杂。

• src / share / vm / c1 / c1_RangeCheckElimination.cpp –从字节码编译为本机代码时执行一些巧妙的数组边界检查消除。

由于数组是语言和VM的核心功能，因此不可能指向任何一个源文件并说“这里是class Array代码class Array ”。 数组是特殊的，实现数组的机制实际上遍地都是。

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如果要自定义数组的行为，唯一可以做的就是不直接使用数组，而是使用，子类化或编写内部包含数组的集合类。 这样您就可以完全自由地定义类的行为和性能特征。 但是，就Java语言而言，使自定义类成为数组是不可能的。 这意味着您不能使其实现[]运算符或不能传递给需要数组的方法。

Answer 2

在Java中，所有数组（包括原始类型的数组）都将java.lang.Object作为其基类。 （一方面，这就是零长度数组建模的方式）。

尽管可以覆盖该基类中的任何方法，但是Java本身指定数组的形式。 您将无法对此进行干预：尤其是您无法extend数组。

Answer 3

要回答您的直接问题：不，您不能。

数组是一个“编译器”构造-编译器知道String []的含义； 并从中创建相应的字节码。 您只能创建数组对象，而不能创建“新数组类”。 或除此之外，JVM知道如何处理“使用”字节码指令的数组。

换句话说：定义事物数组对象行为的源代码完全不受您的控制。 数组只是在做数组。 您无法干预。

并提出一个隐含的问题，为什么事情是这样的：

有时候没什么好了解的 ; 但仅仅是接受 。 事实是Java语言是在20年前左右创建的。 在某些时候，有些人做出了一些设计选择。 他们中的许多人都很棒。 如果我们现在重做一些事情，其中​​一些可能已经得到处理。

例如，您会发现Scala具有不同的数组处理方式。 但是对于Java来说，一切都保持不变。 尤其是对于那些作为数组“如此核心”的语言而言，如今改变任何一个都毫无意义。

Answer 4

您可以创建一个代理并代替原始对象使用它

final int[] array = { 1, 2, 3, 1 };
Object proxy = Proxy.newProxyInstance(array.getClass().getClassLoader(), array.getClass().getInterfaces(), new InvocationHandler() {
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        StringBuilder b=new StringBuilder("the array is");
        for(int i:array)
            b.append(" ").append(i);
        return b.toString();
    }
});
System.out.println(proxy.toString());

上面的输出是“ array is 1 2 3 1 ”。