Java泛型中通配符的使用

面试被问到extends和super的使用场景,之前没有用过通配符,学习记录一下

  • <? extends T>和<? super T>是Java泛型中的“通配符(Wildcards)”和“边界(Bounds)”的概念。
  • <? extends T>:是指 “上界通配符(Upper Bounds Wildcards)”
  • <? super T>:是指 “下界通配符(Lower Bounds Wildcards)”

首先,泛型的出现时为了安全,所有与泛型相关的异常都应该在编译期间发现,因此为了泛型的绝对安全,java在设计时做了相关的限制:List<? extends E>表示该list集合中存放的都是E的子类型(包括E自身),由于E的子类型可能有很多,但是我们存放元素时实际上只能存放其中的一种子类型(这是为了泛型安全,因为其会在编译期间生成桥接方法该方法中会出现强制转换,若出现多种子类型,则会强制转换失败),
例子如下:

List<? extends Number> list=new ArrayList<Number>();
list.add(4.0);//编译错误
list.add(3);//编译错误

上例中添加的元素类型不止一种,这样编译器强制转换会失败,为了安全,Java只能将其设计成不能添加元素。虽然List<? extends E>不能添加元素,但是由于其中的元素都有一个共性–有共同的父类,因此我们在获取元素时可以将他们统一强制转换为E类型,我们称之为get原则。对于List<? super E>其list中存放的都是E的父类型元素(包括E),我们在向其添加元素时,只能向其添加E的子类型元素(包括E类型),这样在编译期间将其强制转换为E类型时是类型安全的,因此可以添加元素,
例子如下:

List<? super Number> list=new ArrayList<Number>();
list.add(2.0);
list.add(3.0);

但是,由于该集合中的元素都是E的父类型(包括E),其中的元素类型众多,在获取元素时我们无法判断是哪一种类型,故设计成不能获取元素,我们称之为put原则。实际上,我们采用extends,super来扩展泛型的目的是为了弥补例如List只能存放一种特定类型数据的不足,将其扩展为List<? extends E> 使其可以接收E的子类型中的任何一种类型元素,这样使它的使用范围更广。
List<? super E>同理。

extends示例

static class Food{}
static class Fruit extends Food{}
static class Apple extends Fruit{}
static class RedApple extends Apple{}
 
List<? extends Fruit> flist = new ArrayList<Apple>();
// complie error:
// flist.add(new Apple());
// flist.add(new Fruit());
// flist.add(new Object());
flist.add(null); // only work for null

List<? extends Frut> 表示 “具有任何从Fruit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。
Fruit fruit = flist.get(0);
Apple apple = (Apple)flist.get(0);
由于,其中放置是从Fruit中继承的类型,所以可以安全地取出Fruit类型。
flist.contains(new Fruit());
flist.contains(new Apple());
在使用Collection中的contains 方法时,接受Object 参数类型,可以不涉及任何通配符,编译器也允许这么调用。

super示例

List<? super Fruit> flist = new ArrayList<Fruit>();
flist.add(new Fruit());
flist.add(new Apple());
flist.add(new RedApple());
 
// compile error:
List<? super Fruit> flist = new ArrayList<Apple>();

List<? super Fruit> 表示“具有任何Fruit超类型的列表”,列表的类型至少是一个 Fruit 类型,因此可以安全的向其中添加Fruit 及其子类型。由于List<? super Fruit>中的类型可能是任何Fruit 的超类型,无法赋值为Fruit的子类型Apple的List.
// compile error:
Fruit item = flist.get(0);
因为,List<? super Fruit>中的类型可能是任何Fruit 的超类型,所以编译器无法确定get返回的对象类型是Fruit,还是Fruit的父类Food 或 Object.

-总结

  1. 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)。
  2. 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)。
  3. ? 既不能用于方法参数传入,也不能用于方法返回。