Java中<? extends T>和<? super T>的理解,泛型的使用规则

xiaoxiao2021-02-28  20

? 通配符类型

- <? extends T> 表示类型的上界,表示参数化类型的可能是T 或是 T的子类; <? super T> 表示类型下界(Java Core中叫超类型限定),表示参数化类型是此类型的超类型(父类型),直至Object; 12

上界<? extends T>不能往里存,只能往外取

比如,我们现在定义:List<? extends T>首先你很容易误解它为继承于T的所有类的集合,你可能认为,你定义的这个List可以用来put任何T的子类,那么我们看下面的代码:

import java.util.LinkedList; import java.util.List; public class test { public static void main(String[] args) { List<? extends Father> list = new LinkedList<>(); list.add(new Son()); } } class Human{ } class Father extends Human{ } class Son extends Father{ } class LeiFeng extends Father { } 123456789101112131415161718

list.add(new Son());这行会报错:The method put(Son) is undefined for the type List<capture#1-of ? extends Father>

List<? extends Father> 表示 “具有任何从Son继承类型的列表”,编译器无法确定List所持有的类型,所以无法安全的向其中添加对象。可以添加null,因为null 可以表示任何类型。所以List 的add 方法不能添加任何有意义的元素,但是可以接受现有的子类型List 赋值。

你也许试图这样做:

List<? extends Father> list = new LinkedList<Son>(); list.add(new Son()); 12

即使你指明了为Son类型,也不能用add方法添加一个Son对象。

list中为什么不能加入Father类和Father类的子类呢,我们来分析下。

List<? extends Father>表示上限是Father,下面这样的赋值都是合法的

List<? extends Father> list1 = new ArrayList<Father>(); List<? extends Father> list2 = new ArrayList<Son>(); List<? extends Father> list3 = new ArrayList<LeiFeng>(); 123

如果List<? extends Father>支持add方法的话:

list1可以add Father和所有Father的子类;list2可以add Son和所有Son的子类;list3可以add LeiFeng和所有LeiFeng的子类。

下面代码是编译不通过的:

list1.add(new Father());//error list1.add(new Son());//error 12

原因是编译器只知道容器内是Father或者它的派生类,但具体是什么类型不知道。可能是Father?可能是Son?也可能是LeiFeng,XiaoMing?编译器在看到后面用Father赋值以后,集合里并没有限定参数类型是“Father“。而是标上一个占位符:CAP#1,来表示捕获一个Father或Father的子类,具体是什么类不知道,代号CAP#1。然后无论是想往里插入Son或者LeiFeng或者Father编译器都不知道能不能和这个CAP#1匹配,所以就都不允许。

所以通配符<?>和类型参数的区别就在于,对编译器来说所有的T都代表同一种类型。比如下面这个泛型方法里,三个T都指代同一个类型,要么都是String,要么都是Integer。

public <T> List<T> fill(T... t); 1

但通配符<?>没有这种约束,List<?>单纯的就表示:集合里放了一个东西,是什么我不知道。

所以这里的错误就在这里,List<? extends Father>里什么都放不进去。

List<? extends Father> list不能进行add,但是,这种形式还是很有用的,虽然不能使用add方法,但是可以在初始化的时候一个Season指定不同的类型。比如:

List<? extends Father> list1 = getFatherList();//getFatherList方法会返回一个Father的子类的list 1

另外,由于我们已经保证了List中保存的是Father类或者他的某一个子类,所以,可以用get方法直接获得值:

List<? extends Father> list1 = new ArrayList<>(); Father father = list1.get(0);//读取出来的东西只能存放在Father或它的基类里。 Object object = list1.get(0);//读取出来的东西只能存放在Father或它的基类里。 Human human = list1.get(0);//读取出来的东西只能存放在Father或它的基类里。 Son son = (Son)list1.get(0); 12345

下界

//super只能添加Father和Father的子类,不能添加Father的父类,读取出来的东西只能存放在Object类里 List<? super Father> list = new ArrayList<>(); list.add(new Father()); list.add(new Human());//compile error list.add(new Son()); Father person1 = list.get(0);//compile error Son son = list.get(0);//compile error Object object1 = list.get(0); 12345678

因为下界规定了元素的最小粒度的下限,实际上是放松了容器元素的类型控制。既然元素是Father的基类,那往里存粒度比Father小的都可以。出于对类型安全的考虑,我们可以加入Father对象或者其任何子类(如Son)对象,但由于编译器并不知道List的内容究竟是Father的哪个超类,因此不允许加入特定的任何超类(如Human)。而当我们读取的时候,编译器在不知道是什么类型的情况下只能返回Object对象,因为Object是任何Java类的最终祖先类。但这样的话,元素的类型信息就全部丢失了。

PECS原则

最后看一下什么是PECS(Producer Extends Consumer Super)原则,已经很好理解了:

频繁往外读取内容的,适合用上界Extends。经常往里插入的,适合用下界Super。

总结

extends 可用于返回类型限定,不能用于参数类型限定(换句话说:? extends xxx 只能用于方法返回类型限定,jdk能够确定此类的最小继承边界为xxx,只要是这个类的父类都能接收,但是传入参数无法确定具体类型,只能接受null的传入)。super 可用于参数类型限定,不能用于返回类型限定(换句话说:? supper xxx 只能用于方法传参,因为jdk能够确定传入为xxx的子类,返回只能用Object类接收)。? 既不能用于方法参数传入,也不能用于方法返回。

带有super超类型限定的通配符可以向泛型对象中写入,带有extends子类型限定的通配符可以向泛型对象读取。

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