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Java泛型中extends和super的理解

? 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

Java的类型擦除我们提到过:类型擦除中第一步——将所有的泛型参数用其最左边界(最顶级的父类型)类型替换。
这里的左边届可以通过extends来体现。

当生成泛型类的字节码时,编译器用类型参数的擦除替换类型参数。对于无限制类型参数 (),它的擦除是 Object。对于上限类型参数(>),它的擦除是其上限(在本例中是 Comparable)的擦除。对于具有多个限制的类型参数,使用其最左限制的擦除。

extends

上界用extends关键字声明,表示参数化的类型可能是所指定的类型,或者是此类型的子类。

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,那么我们看一下下面的代码:

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
/**
 * @author hollis
 */
public class testGeneric {
    public static void main(String[] args) {
        List<? extends Season> seasonList = new LinkedList<>();
        seasonList.add(new Spring());
    }
}
class Season{
}
class Spring extends Season{
}

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

List<? extends Season> 表示 “具有任何从Season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 Season> seasonList = new LinkedList<Spring>();
seasonList.add(new Spring());

但是,即使指明了Spring,也不能用add方法添加一个Spring对象。

list中为什么不能加入Season类和Season类的子类呢,原因是这样的:

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

   List<? extends Season> list1 = new ArrayList<Season>();
   List<? extends Season> list2 = new ArrayList<Spring>();
   List<? extends Season> list3 = new ArrayList<Winter>();

如果List<? extends Season>支持add方法的方法合法的话
list1可以add Season和所有Season的子类
list2可以add Spring和所有Spring的子类
list3可以add Winter和所有Winter的子类

这样的话,问题就出现了

List<? extends Season>所应该持有的对象是Season的子类,而且具体是哪一个子类还是个未知数,所以加入任何Season的子类都会有问题,
因为如果add Spring的话,可能List<? extends Season>持有的对象是new ArrayList()
Spring的加入肯定是不行的,如果 如果add Winter的话,可能List<? extends Season>持有的对象是new ArrayList<Jonathan的子类>()
Winter的加入又不合法,所以List<? extends Season> 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 Season> list1 = getSeasonList();//getSeasonList方法会返回一个Season的子类的list

另外,由于我们已经保证了List中保存的是Season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 Season> seasonList = new LinkedList();
Spring spring = (Spring) seasonList.get(0);
Season season = seasonList.get(1);

super

下界用super进行声明,表示参数化的类型可能是所指定的类型,或者是此类型的父类型,直至Object。

如:

List<Fruit> fruits = new ArrayList<Fruit>();
List<? super Apple> = fruits;
fruits.add(new Apple());                 //work
fruits.add(new RedApple());              //work
fruits.add(new Fruit());                 //compile error 
fruits.add(new Object());                //compile error

这里的fruits是一个Apple的超类(父类,superclass)的List。同样地,出于对类型安全的考虑,我们可以加入Apple对象或者其任何子类(如RedApple)对象,但由于编译器并不知道List的内容究竟是Apple的哪个超类,因此不允许加入特定的任何超类型。

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。

PECS原则

如果要从集合中读取类型T的数据,并且不能写入,可以使用 ? extends 通配符;(Producer Extends)
如果要从集合中写入类型T的数据,并且不需要读取,可以使用 ? super 通配符;(Consumer Super)
如果既要存又要取,那么就不要使用任何通配符。

参考资料:

Java泛型中的PECS原则

(全文完)
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