Java入门-泛型通配符

在前面说过，泛型是不变的，为了实现泛型的协变与逆变，我们可以使用泛型通配符。

通配符

public void test(List<Object> c) {
    for (int i = 0; i < c.size(); i++) {
        System.out.prinln(c.get(i));
    }
}

这个方法声明没有任何问题，但是调用该方法实际传入的参数值，可能会出错。

考虑如下代码：

List<String> strList = new ArrayList<>();
test(strList); // 编译出错，因为泛型是不变的， List<String> 并不是 List<Object> 的子类。

为了表示各种泛型 List 的父类，可以使用类型通配符。List<?> 表示元素类型未知的 List。这个 ？ 号被称为通配符，它可以匹配任何类型。

将上面的代码，改为如下形式：

public void test(List<?> c) {
    for (int i = 0; i < c.size(); i++) {
        System.out.prinln(c.get(i));
    }
}

现在传入任何类型的 List，程序可以正常打印集合 c 中的元素。

这种方法同时带来了另一个问题，即集合中元素的类型会被当成 Object 类型对待。

泛型通配符的上界

class Fruit {}
class Apple extends Fruit {}
class Jonathan extends Apple {}
class Orange extends Fruit {}

public class GenericsAndCovariance {
    public static void main(String[] args) {
        List<? extends Fruit> flist = new ArrayList<Apple>();
        flist.add(new Apple());  // 编译错误
        flist.add(new Fruit());  // 编译错误
        flist.add(new Object());  // 编译错误
    }
}

现在 flist 的类型是 <? extends Fruit>，extends 指出了泛型的上界为 Fruit。下边界是任意 Fruit 的子类，理论上来说可以是无限多。使用通配符可以将 ArrayList<Apple> 向上转型了，也就实现了协变。

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。我们不能向一个协变泛型的结构中加入任何元素（除了 null）。观察上面代码，再也不能往容器里任何东西。

因为泛型的类型擦除原因，类型检查移到了编译期，但协变过程又丢掉了具体的类型（可以是 Fruit 类的任何子类，无法确定到底是哪个子类），导致编译器无法确定真实的类型信息，所以拒绝了插入操作。

另一方面，我们知道，不论它是什么类型，它总是 Fruit 的子类型，当我们在读取数据时，能确保得到的数据是一个 Fruit 类型的实例：

Fruit get = flist.get(0);

总结：

• 如果一个容器是只读的，才能协变。不然很容易就能把一些特殊的容器协变到更一般的容器，再往里面添加进不应该储存的类型。

• 协变结构可读，不可写。

泛型通配符的下界

使用通配符 ? super T，其中 T 是一个基类型，或者说父类，我们可以向逆变结构中添加任何 T 及 T 的子类。

逆变结构可写，不可读。

class Fruit {}
class Apple extends Fruit {}
class Jonathan extends Apple {}
class Orange extends Fruit {}

public class SuperTypeWildcards {
    static void writeTo(List<? super Apple> apples) {
        apples.add(new Apple());
        apples.add(new Jonathan());
        apples.add(new Fruit());  // 编译错误
    }
}

List<? super Apple> 指定了泛型的下界是 Apple。上边界是模糊的，任意 Apple 的父类都可以，存在无限的可能性，无法确定具体的类型（可以是 Apple 的任何父类，无法确定到底是哪个父类）。所以只能添加 Apple 及其子类。

只能取出 Object 实例：因为我们不知道超类究竟是什么，编译器唯一能保证的只是它是个 Object，因为 Object 是任何 Java 类型的超类。

存取原则

• 如果你想从一个数据类型里获取数据，使用<? extends T> 通配符。
• 如果你想把对象写入一个数据结构里，使用<? super T> 通配符。
• 如果你既想存，又想取，那就别用通配符。