Java泛型的通配符

上界通配符<? extends T>

我们先来看一个例子:

class Fruit {}
class Apple extends Fruit {}

现在我们定义一个盘子类:

class Plate<T>{
    T item;
    public Plate(T t){
        item=t;
    }
    
    public void set(T t) {
        item=t;
    }
    
    public T get() {
        return item;
    }
}

下面,我们定义一个水果盘子,理论上水果盘子里,当然可以存在苹果

Plate<Fruit> p=new Plate<Apple>(new Apple());

你会发现这段代码无法进行编译。装苹果的盘子”无法转换成“装水果的盘子:

cannot convert from Plate<Apple> to Plate<Fruit>

从上面代码我们知道,就算容器中的类型之间存在继承关系,但是Plate和Plate两个容器之间是不存在继承关系的。 在这种情况下,Java就设计成Plate<? extend Fruit>来让两个容器之间存在继承关系。我们上面的代码就可以进行赋值了

Plate<? extends Fruit> p=new Plate<Apple>(new Apple());

Plate<? extend Fruit>是Plate< Fruit >和Plate< Apple >的基类。
我们通过一个更加详细的例子来看一下上界的界限:

class Food{}

class Fruit extends Food {}
class Meat extends Food {}

class Apple extends Fruit {}
class Banana extends Fruit {}
class Pork extends Meat{}
class Beef extends Meat{}

class RedApple extends Apple {}
class GreenApple extends Apple {}

在上面这个类层次中,Plate<? extend Fruit>,覆盖下面的蓝色部分:
food.png

如果我们往盘子里面添加数据,例如:

p.set(new Fruit());
p.set(new Apple());

你会发现无法往里面设置数据,按道理说我们将泛型类型设置为? extend Fruit。按理说我们往里面添加Fruit的子类应该是可以的。但是Java编译器不允许这样操作。<? extends Fruit>会使往盘子里放东西的set()方法失效。但取东西get()方法还有效原因是:
Java编译期只知道容器里面存放的是Fruit和它的派生类,具体是什么类型不知道,可能是Fruit?可能是Apple?也可能是Banana,RedApple,GreenApple?编译器在后面看到Plate< Apple >赋值以后,盘子里面没有标记为“苹果”。只是标记了一个占位符“CAP#1”,来表示捕获一个Fruit或者Fruit的派生类,具体是什么类型不知道。所有调用代码无论往容器里面插入Apple或者Meat或者Fruit编译器都不知道能不能和这个“CAP#1”匹配,所以这些操作都不允许。
但是上界通配符是允许读取操作的。例如代码:

Fruit fruit=p.get();
Object object=p.get();

这个我们很好理解,由于上界通配符设定容器中只能存放Fruit及其派生类,那么获取出来的我们都可以隐式的转为其基类(或者Object基类)。所以上界描述符Extends适合频繁读取的场景。
下界通配符<? super T>
下界通配符的意思是容器中只能存放T及其T的基类类型的数据。我们还是以上面类层次的来看,<? super Fruit>覆盖下面的红色部分:
food2.png

下界通配符<? super T>不影响往里面存储,但是读取出来的数据只能是Object类型。
原因是:
下界通配符规定了元素最小的粒度,必须是T及其基类,那么我往里面存储T及其派生类都是可以的,因为它都可以隐式的转化为T类型。但是往外读就不好控制了,里面存储的都是T及其基类,无法转型为任何一种类型,只有Object基类才能装下。
PECS原则
最后简单介绍下Effective Java这本书里面介绍的PECS原则。

上界<? extends T>不能往里存,只能往外取,适合频繁往外面读取内容的场景。
下界<? super T>不影响往里存,但往外取只能放在Object对象里,适合经常往里面插入数据的场景。

<?>无限通配符
无界通配符 意味着可以使用任何对象,因此使用它类似于使用原生类型。但它是有作用的,原生类型可以持有任何类型,而无界通配符修饰的容器持有的是某种具体的类型。举个例子,在List类型的引用中,不能向其中添加Object, 而List类型的引用就可以添加Object类型的变量。

最后提醒一下的就是,List与List并不等同,List是List的子类。还有不能往List<?> list里添加任意对象,除了null。

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