Java 配列における型変換について

Question

実現したいこと

public interface A {}
public abstract class B implements A {}
public class C extends B {}
public class D extends C {}
public class Main {
　　  public static void main(String[] args) {
       A[] array = new D[]{ (D) new C(), null, new D() };
  }
}

現在JavaSilverの黒本の学習を進めており、第5章配列の操作の10問目で理解につまずいています。
解説で7行目1の(D) new C()は、CクラスをDクラスに変換できないためClassCastExceptionがスローされると書かれておりますが、実行時エラー(ClassCastExceptionが)が発生する理由についてお伺いしたいです。
私は、メモリ上にサブクラスDのインスタンスが生成されていない状態でスーパークラスCからサブクラスにキャストを行うと継承関係にあるためコンパイルエラーは発生しないが、メモリ上で参照先のサブクラスのインスタンス領域がないため実行時エラーが発生すると考えていますが、この認識であっていますでしょうか？

Comments

[jimbe]

単純に「Cは結局Dでは無かったから」ではダメなのでしょうか。

[cuteworld]

その考えですと実行時エラーが起きないパターンとの区別がつかないです。

[jimbe]

「『CはDでは無い』のにエラーが起きないパターン」とはどのような状況を指しているのでしょうか。

[cuteworld]

合ってるかどうか分かりませんが、サブクラスDのインスタンスが生成されている状態であれば参照先をCからDに変えてもエラーが起きないと思いますがここも含めて確認したいです。

[shiketa]

クラスCを哺乳類、クラスDを犬、と置き換えて考えてみてはどうかと。
```diff
- class D extends C {}
+ class 犬 extends 哺乳類 {}
- ... (D) new C(), ...
+ ... (犬) new 哺乳類(), ...
```
コンパイル時は、その哺乳類は犬の可能性があるので、コンパイルエラーにはならない。
実行時は、その哺乳類型インスタンスが犬型か確認する。違ったら ClassCastException。

Answer 1

(D) new C()←ここでコンパイルエラーではなく実行時エラーが発生する理由を知りたいということでよいですか? であればJava言語の仕様が理由です。

キャストに関する仕様は複雑なので、一概には言えないのですが、少なくとも通常のクラスに関しては、コンパイル時と実行時で別のチェックが行われます。まず、コンパイル時は親子関係かどうかをチェックします。今回の場合は、クラスCとクラスDは親子関係のため、コンパイルエラーは発生しません。一方、実行時はサブタイプかどうかのチェックをします。今回の場合、クラスＣはクラスDのサブタイプではないため、ClassCastExceptionが発生します。

この辺りはJLSの次の章を参照されるとよいかと思います。

• 5.5.1. Reference Type Casting
• 5.5.3. Checked Casts at Run Time