困扰多年的Java泛型 extends T> super T>,终于搞清楚了!

原创
2019/05/30 11:25
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一、为什么要用通配符和边界?

使用泛型的过程中,经常出现一种很别扭的情况。

比如我们有Fruit类,和它的派生类Apple

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然后有一个最简单的容器:Plate

盘子里可以放一个泛型的”东西

我们可以对这个东西做最简单的“”和“”的动作:set( )get( )方法。

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现定义一个“水果盘”,逻辑上水果盘当然可以装苹果。

 

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但实际上Java编译器不允许这个操作。会报错,“装苹果的盘子”无法转换成“装水果的盘子”。

 

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实际上,编译器认定的逻辑是这样的:

  • 苹果 IS-A 水果
  • 装苹果的盘子 NOT-IS-A 装水果的盘子

所以,就算容器里装的东西之间有继承关系,但容器之间是没有继承关系。

所以我们不可以把Plate<Apple>的引用传递给Plate<Fruit>。

为了让泛型用起来更舒服,Sun的大师们就想出了<? extends T>和<? super T>的办法,来让”水果盘子“和”苹果盘子“之间发生正当关系。

二、上界

下面就是上界通配符(Upper Bounds Wildcards)

 

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一个能放水果以及一切是水果派生类的盘子

再直白点就是:啥水果都能放的盘子

这和我们人类的逻辑就比较接近了

Plate<? extends Fruit>和Plate<Apple>最大的区别就是:Plate<? extends Fruit>是Plate<Fruit>及Plate<Apple>的基类

直接的好处就是,我们可以用“苹果盘”给“水果盘”赋值了。

 

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再扩展一下,食物分成水果和肉类,水果有苹果和香蕉,肉类有猪肉和牛肉,苹果还有两种青苹果和红苹果。

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在这个体系中,上界通配符Plate<? extends Fruit>覆盖下图中蓝色的区域。

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三、下界

相对应的下界通配符(Lower Bounds Wildcards)

 

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表达的就是相反的概念:一个能放水果以及一切是水果基类的盘子。

Plate<? super Fruit>是Plate<Fruit>的基类,但不是Plate<Apple>的基类

对应刚才那个例子,Plate<? super Fruit>覆盖下图中红色的区域。

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四、上下界通配符的副作用

边界让Java不同泛型之间的转换更容易了。但不要忘记,这样的转换也有一定的副作用。那就是容器的部分功能可能失效。

还是以刚才的Plate为例。我们可以对盘子做两件事,往盘子里set( )新东西,以及从盘子里get( )东西。

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1、上界<? extends T>不能往里存,只能往外取

<? 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

比如下面例子里两个set()方法,插入Apple和Fruit都报错。

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编译器只知道容器内是Fruit或者它的派生类,但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?编译器在看到后面用Plate<Apple>赋值以后,盘子里没有被标上有“苹果”。而是标上一个占位符:capture#1,来表示捕获一个Fruit或Fruit的子类,具体是什么类不知道,代号capture#1。

然后无论是想往里插入Apple或者Meat或者Fruit编译器都不知道能不能和这个capture#1匹配,所以就都不允许。

所以通配符<?>和类型参数<T>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...

 

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

2、下界<? super T>不影响往里存,但往外取只能放在Object对象里

使用下界<? super Fruit>会使从盘子里取东西的get( )方法部分失效,只能存放到Object对象里。set( )方法正常。

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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Fruit的基类,那往里存粒度比Fruit小的都可以。

但往外读取元素就费劲了,只有所有类的基类Object对象才能装下。但这样的话,元素的类型信息就全部丢失。

五、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。

1、频繁往外读取内容的,适合用上界Extends

2、经常往里插入的,适合用下界Super

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