List.toArray() 陷阱解析：避免 ClassCastException 的正確姿勢

常見錯誤現場

List list = new ArrayList();
list.add(new Long(1));

// ❌ 錯誤：拋出 ClassCastException
Long[] arr = (Long[]) list.toArray(); 

原因：無參 toArray() 返回 Object[]，無法強轉為 Long[]，因陣列型別在運行時具體化，Object[] 不是 Long[] 的子型別。

正確用法：傳入型別化陣列

// ✅ 正確：傳入目標型別陣列（長度建議 = list.size()）
Long[] arr = list.toArray(new Long[list.size()]);

JDK 內部會：

1. 若傳入陣列長度 ≥ size，直接填入並返回該陣列。
2. 若長度 < size，反射創建新陣列（型別同傳入陣列）並填入。

注意事項

• 多餘元素為 null：若傳入陣列長度 > size，多出位置填充 null，使用時需檢查。
• 零長度陣列優化：new Long[0] 同樣可行，JDK 會自動創建適當大小新陣列，甚至可能利用緩存提升效能（JDK 6+）。
• 泛型協助：Java 5+ 建議使用 List<Long>，編譯器會提示型別不匹配。

完整範例

import java.util.*;

public class ToArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
        list.add(1L);
        list.add(2L);
        list.add(3L);

        // 方式一：零長度陣列（推薦）
        Long[] arr1 = list.toArray(new Long[0]);
        System.out.println(Arrays.toString(arr1)); // [1, 2, 3]

        // 方式二：精確長度
        Long[] arr2 = list.toArray(new Long[list.size()]);
        System.out.println(Arrays.toString(arr2));

        // 方式三：較大陣列（尾部補 null）
        Long[] arr3 = list.toArray(new Long[5]);
        System.out.println(Arrays.toString(arr3)); // [1, 2, 3, null, null]
    }
}

原理深度剖析（JDK 源碼片段）

// ArrayList.toArray(T[] a)
public  T[] toArray(T[] a) {
    if (a.length < size)
        return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
    System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
    if (a.length > size)
        a[size] = null;
    return a;
}

關鍵點：a.getClass() 獲取運行時陣列型別（如 Long[]），Arrays.copyOf 据此創建同型別新陣列，保證型別安全。

總結

List.toArray() 看似簡單，實則藏著型別擦除與陣列協變的坑。牢記「傳入目標型別陣列」原則，優先使用 new T[0] 或 new T[list.size()]，即可避開 ClassCastException，寫出健壯代碼。