Java - ? extends T 和 ? super T 理解

Posted 2021-10-18 程序员牧码

? 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

上界<? extends T>不能往里存，只能往外取

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，那么我们看下面的代码

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        List<? extends Father> list = new LinkedList<>();
        list.add(new Son());
    }
}

class Human{
}

class Father extends Human{
}

class Son extends Father{
}

class LeiFeng extends Father {
}

list.add(new Son());这行会报错

The method put(Son) is undefined for the type List<capture#1-of ? extends Father>

List<? extends Father> 表示 “具有任何从Son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 Father> list = new LinkedList<Son>();
list.add(new Son());

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即使你指明了为Son类型，也不能用add方法添加一个Son对象。

list中为什么不能加入Father类和Father类的子类呢，我们来分析下。

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

   List<? extends Father> list1 = new ArrayList<Father>();
   List<? extends Father> list2 = new ArrayList<Son>();
   List<? extends Father> list3 = new ArrayList<LeiFeng>();

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如果List<? extends Father>支持add方法的话：

• list1可以add Father和所有Father的子类；
• list2可以add Son和所有Son的子类；
• list3可以add LeiFeng和所有LeiFeng的子类。

下面代码是编译不通过的：

list1.add(new Father());//error
list1.add(new Son());//error

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原因是编译器只知道容器内是Father或者它的派生类，但具体是什么类型不知道。可能是Father？可能是Son？也可能是LeiFeng，XiaoMing？编译器在看到后面用Father赋值以后，集合里并没有限定参数类型是“Father“。而是标上一个占位符：CAP#1，来表示捕获一个Father或Father的子类，具体是什么类不知道，代号CAP#1。然后无论是想往里插入Son或者LeiFeng或者Father编译器都不知道能不能和这个CAP#1匹配，所以就都不允许。

所以通配符<?>和类型参数的区别就在于，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。

public <T> List<T> fill(T... t);

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

所以这里的错误就在这里，List<? extends Father>里什么都放不进去。

List<? extends Father> 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 Father> list1 = getFatherList();//getFatherList方法会返回一个Father的子类的list

另外，由于我们已经保证了List中保存的是Father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 Father> list1 = new ArrayList<>();
Father father = list1.get(0);//读取出来的东西只能存放在Father或它的基类里。
Object object = list1.get(0);//读取出来的东西只能存放在Father或它的基类里。
Human human = list1.get(0);//读取出来的东西只能存放在Father或它的基类里。
Son son = (Son)list1.get(0);

下界<? super T>不影响往里存，但往外取只能放在Object对象里

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。

//super只能添加Father和Father的子类，不能添加Father的父类,读取出来的东西只能存放在Object类里
List<? super Father> list = new ArrayList<>();
list.add(new Father());
list.add(new Human());//compile error 
list.add(new Son());
Father person1 = list.get(0);//compile error 
Son son = list.get(0);//compile error 
Object object1 = list.get(0);

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Father的基类，那往里存粒度比Father小的都可以。出于对类型安全的考虑，我们可以加入Father对象或者其任何子类（如Son）对象，但由于编译器并不知道List的内容究竟是Father的哪个超类，因此不允许加入特定的任何超类（如Human）。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。但这样的话，元素的类型信息就全部丢失了。

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

• 频繁往外读取内容的，适合用上界Extends
• 经常往里插入的，适合用下界Super

总结

• 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）。
• 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）。
• ? 既不能用于方法参数传入，也不能用于方法返回。

带有super超类型限定的通配符可以向泛型对象中写入，带有extends子类型限定的通配符可以向泛型对象读取。