java 通配符实现 java中通配符作用

多重限制

一个类型参数可以具有多个限制。当您想要约束一个类型参数比如说同时为 Comparable 和 Serializable 时，这将很有用。多重限制的语法是用“与”符号分隔限制：

Java 中类似 <T extends Comparable<? super T>> 这样的类型参数 (Type Parameter) 在 JDK 中或工具类方法中经常能看到。比如 java.util.Collections 类中的这个方法声明：

public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list)

我知道 extends 和 super

我觉得类型参数 T 写成这样就足够了：

<T extends Comparable<T>>

可 T 偏偏被声明成这样：

<T extends Comparable<? super T>>

搞这么复杂图啥呢？难道 Java 只是高智商人士的玩具？

平常写工具类的机会比较少，上面的方法参数类型看不懂或写不出来问题倒也不大。只要知道怎么调用这些方法，日子就能混过去。我估计像我这样混日子的程序员不少吧。

终于有一天，我觉得有点对不起 Java Developer 这个头衔了，于是认真看了看书，认真 Google 了一下，终于搞明白了这样的类型参数是怎么回事儿。

1 <T extends Comparable<T>> 和 <T extends Comparable<? super T>>

<T extends Comparable<T>>

Comparable 接口，并且这个接口的类型是 T。只有这样，T 的实例之间才能相互比较大小。例如，在实际调用时若使用的具体类是 Dog，那么 Dog 必须 

implements Comparable<Dog>

<T extends Comparable<? super T>>

Comparable 接口，并且这个接口的类型是 T 或 T 的任一父类。这样声明后，T 的实例之间，T 的实例和它的父类的实例之间，可以相互比较大小。例如，在实际调用时若使用的具体类是 Dog (假设 Dog 有一个父类 Animal），Dog 可以从 Animal 那里继承 

Comparable<Animal> ，或者自己 

implements Comparable<Dog>

2 我对 <T extends Comparable<? super T>>

光看上面的定义除了摸不着头脑，不会有其它感觉。下面用代码来说明为什么要这样声明。

2.1

我使用的 JDK 版本是： 1.8.0_60 ，在 Eclipse 中编译运行。因为注释用了中文，编码采用 UTF-8。如果你要在命令行下编译、运行，编译时要使用 -encoding UTF-8

javac -encoding UTF-8 TypeParameterTest.java

另外，Eclipse 中的警告、错误信息跟命令行中的不一样（个人感觉 Eclipse 中的信息要好懂一些）。以下的示例以 Eclipse 中的信息为准。

2.2

1: package generics3;
 2: 
 3: import java.util.ArrayList;
 4: import java.util.Collections;
 5: import java.util.List;
 6: 
 7: public class TypeParameterTest
 8: {
 9:     //第一种声明：简单，灵活性低
10:     public static <T extends Comparable<T>> void mySort1(List<T> list)
11:     {
12:         Collections.sort(list);
13:     }
14: 
15:     //第二种声明：复杂，灵活性高
16:     public static <T extends Comparable<? super T>> void mySort2(List<T> list)
17:     {
18:         Collections.sort(list);
19:     }
20: 
21:     public static void main(String[] args)
22:     {
23:         //在这个方法中要创建一个 Animal List 和一个 Dog List，然后分别调用两个排序方法。
24:     }
25: }
26: 
27: class Animal implements Comparable<Animal>
28: {
29:     protected int age;
30: 
31:     public Animal(int age)
32: 
33:     {
34:         this.age = age;
35:     }
36: 
37:     //使用年龄与另一实例比较大小
38:     @Override
39:     public int compareTo(Animal other)
40:     {
41:         return this.age - other.age;
42:     }
43: }
44: 
45: class Dog extends Animal
46: {
47:     public Dog(int age)
48:     {
49:         super(age);
50:     }
51: }

上面的代码包括三个类：

Animal

1.  实现了 

Comparable<Animal>Dog

1.  继承自 

AnimalTypeParameterTest

1.  类中提供了两个排序方法和测试用的 

main()

1.  方法：

mySort1()

•  使用 

<T extends Comparable<T>>mySort2()

•  使用 

<T extends Comparable<? super T>>main()

•  测试方法。在这个方法中要创建一个 

Animal List

•  和一个 

Dog List

2.3

1: // 创建一个 Animal List
 2: List<Animal> animals = new ArrayList<Animal>();
 3: animals.add(new Animal(25));
 4: animals.add(new Dog(35));
 5: 
 6: // 创建一个 Dog List
 7: List<Dog> dogs = new ArrayList<Dog>();
 8: dogs.add(new Dog(5));
 9: dogs.add(new Dog(18));
10: 
11: // 测试  mySort1() 方法
12: mySort1(animals);
13: mySort1(dogs);

Line 13 出编译错误了。Eclipse 说：

The method mySort1(List<T>) in the type TypeParameterTest is not applicable for the arguments (List<Dog>)

为什么会出错误呢？ mySort1() 方法的类型参数是 <T extends Comparable<T>> ，它要求的类型参数是类型为 T 的Comparable如果传入的是 List<Animal> ，没问题，因为 Animal implements Comparable<Animal>但是，如果传入的参数是 List<Dog> 有问题，因为 Dog 没有 implements Comparable<Dog> ，它只是从 Animal 继承了一个Comparable<Animal>

不知道大家注意到没有，那个 animals list 中实际上是包含一个 Dog 实例的。如果你碰上类似的情况（子类 list 不能传入到一个方法中），可以考虑把子类实例放到一个父类 List 中，避免编译错误。

2.4

1: public static void main(String[] args)
 2: {
 3:     // 创建一个 Animal List
 4:     List<Animal> animals = new ArrayList<Animal>();
 5:     animals.add(new Animal(25));
 6:     animals.add(new Dog(35));
 7: 
 8:     // 创建一个 Dog List
 9:     List<Dog> dogs = new ArrayList<Dog>();
10:     dogs.add(new Dog(5));
11:     dogs.add(new Dog(18));
12: 
13:     // 测试  mySort2() 方法
14:     mySort2(animals);
15:     mySort2(dogs);
16: }

两个方法调用都没有问题。 第二个方法不但可以接受 Animal implements Comparable<Animal> 这样的参数，也可以接收： Dog implements Comparable<Animal>

2.5 Dog 可以 implements Comparable<Dog>

如果让 Dog implements Comparable<Dog> 不也可以解决前面的那个编译错误吗？

1: class Dog extends Animal implements Comparable<Dog>
2:  {
3:      public Dog(int age)
4:      {
5:          super(age);
6:      }
7:  }

很不幸，出错了。Eclipse 说：

The interface Comparable cannot be implemented more than once with different arguments: Comparable<Animal> and Comparable<Dog>

就是说，Dog 已经从父类 Animal 那里继承了一个 Comparable ，它不能再实现一个 Comparable如果子类不喜欢父类的实现怎么办？ Override 父类的 public int compareTo(Animal other)

2.6 <T extends Comparable<? super T>>

对 Animal/Dog 这两个有父子关系的类来说： <T extends Comparable<? super T>> 可以接受 List<Animal> ，也可以接收 List<Dog> 。 而 <T extends Comparable<T>>

所以，<T extends Comparable<? super T>> 这样的类型参数对所传入的参数限制更少，提高了 API 的灵活性。总的来说，在保证类型安全的前提下，要使用限制最少的类型参数。

3

3.1

JDK 中这样的例子很多，比如 java.util.Date 和 java.sql.Date 这两个类：

public class Date
    implements java.io.Serializable, Cloneable, Comparable<Date>

public class Date extends java.util.Date

java.sql.Date

•  是 

java.util.Datejava.util.Date

•  实现了 

Comparable<java.util.Date>~，所以 ~java.sql.Date

•  也拥有了 

Comparable<java.util.Date>java.sql.Date

•  不能再 

implements Comparable<java.sql.Date>

• 如果你有一个 

List<java.sql.Date>

•  并对它排序的话，只能传给拥有 

<T extends Comparable<? super T>>

3.2 《Effective Java》 一书对 <T extends Comparable<? super T>>

这本书使用 Produce-Extends, Consume-Super (PESC) 原则来解释。这个原则不但可以帮你理解复杂的声明，而且可以指导你在定义类型参数时，何时使用 extends ，何时使用 super，有助于你写出复杂的、适应性强的类型参数来。

有兴趣的同学可以看看这本书的 Item 28: Use bounded wildcards to increase API flexibility

3.3

简单的泛型很好理解很好用，但稍微复杂一点，就变得很难理解。

3.3.1

在琢磨这个问题时，我脑洞一开，心想，T 这样的东西太一般化，有点摸不着头脑，不好理解。如果把 T 换成一个具体类，应该会好理解。于是我就想出了这样两个声明：

<Dog extends Comparable<Dog>>

<Dog extends Comparable<? super Dog>>

我挺得意，觉得这样先用具体的类理解，然后再换成一般的类型，由具体到一般，多符合逻辑啊！后来发现这样的声明有个大问题，Eclipse 给了个黄色警告：

The type parameter Dog is hiding the type Dog

上面这句话翻译过来就是： 类型参数 Dog 掩盖了 类型

在 <Dog extends Comparable<Dog>> 这个声明中，extends 前面的部分必须是类型参数。类型参数一般用 T，E 这样的大写字母，但也可以是小写或者一个单词（只要是个标识符就行）。所以，Dog 在这里是一个类型参数，不是一个具体类。但我已经创建过一个具体的 Dog 类了。怎么办？类型参数 Dog 赢了，具体类 Dog 暂时靠边站。类似于你有一个实例变量 x 。然后你在一个方法中又声明了一个局部变量也叫 x

3.3.2

有时候想得多了，脑子就糊涂了，一点儿也不开窍，连简单问题也不明白了。 比如，我可以这样定义一个方法：

public static <T extends Animal> void mySort3(List<T> list)
{
    Collections.sort(list);
}

也可以这样定义一个方法：

public static void mySort4(List<? extends Animal> list)
{
    Collections.sort(list);
}

第二个方法没有 T ，也能实现跟第一个方法同样的功能，我为什么非得要一个 T 呢？在脑子思虑过度的情况下，进死胡同了。在我准备放狗搜之前，总算想明白了。

第二个方法中，参数是： List<? extends Animal> list 。 这个方法可以接收 List<Animal> ，也可以接收 List<Dog>

而在第一个方法中，使用了一个类型参数 T 。这个 T 可以是 Animal ，也可以是 Animal 的子类 Dog。

在第一个方法中，看不出定义一个类型参数有什么作用。但是，类型参数不但可以在方法参数中使用，也可以在方法返回值和方法体内使用。比如下面这个方法：

1: public <T extends Comparable<? super T>> T test1(T t, List<T> list)
2: {
3:     for (T element : list)
4:     {
5:         if (element.equals(t))
6:             return t;
7:     }
8:     return null;
9: }

你定义了一个类型参数 T ，这个 T 定义成 ： <T extends Comparable<? super T>>

你也可以定义多个类型参数，并让这些参数之间有关联：

1: public <T, S extends T> T test2(T t, S s)
2: {
3:     return s;
4: }

3.3.3

我从 JDK 中找了两段程序，看看能不能看明白。

1. 程序一

TreeSet

1: public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
2:     implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable

它有个 constructor 是这样定义的：

1: public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
2:     this(new TreeMap<>(comparator));
3: }

1. 程序二

Collections

1.  类的 

max()

1: public static <T> T max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp) {
 2:     if (comp==null)
 3:         return (T)max((Collection) coll);
 4: 
 5:     Iterator<? extends T> i = coll.iterator();
 6:     T candidate = i.next();
 7: 
 8:     while (i.hasNext()) {
 9:         T next = i.next();
10:         if (comp.compare(next, candidate) > 0)
11:             candidate = next;
12:     }
13:     return candidate;
14: }

这段程序也展示了类型参数的另一种用法：类型参数本身只是简简单单的 <T> ，但在方法参数和方法体中，却以 T 为基础，向上向下进行了扩展： <? super T> ， <? extends T>

4

这本书的作者是：Kathy Sierra 和 Bert Bates，所以此书也被称为“KB书”。从书名上就可以看出这本书是为 SCJP 6 认证考试而写的。因为是认证考试教材，这本书讲的不是很深，有很多方面也没有涉及到。但这本书对 Java 基本概念的讲解非常透彻而又不啰嗦。它不但是认证宝典中的宝典，而且也非常适合已经入门的 Java 程序员阅读。这本书现在有 Java 7 的版本，不知道以后会不会出 Java 8 版本。如果出的话，我会去买一本。