附上一個我學extends時,發現的一個說<? extends T>和<? super T>
特好的文章,轉載自胖大師
<? extends T>和<? super T>是Java泛型中的“通配符(Wildcards)”和“邊界(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)”
- 爲什麼要用通配符和邊界?
使用泛型的過程中,經常出現一種很彆扭的情況。比如按照題主的例子,我們有Fruit類,和它的派生類Apple類。
class Fruit {}
class Apple extends Fruit {}
然後有一個最簡單的容器:Plate類。盤子裏可以放一個泛型的“東西”。我們可以對這個東西做最簡單的“放”和“取”的動作:set( )和get( )方法。
class Plate<T>{
private T item;
public Plate(T t){item=t;}
public void set(T t){item=t;}
public T get(){return item;}
}
現在我定義一個“水果盤子”,邏輯上水果盤子當然可以裝蘋果。
Plate<Fruit> p=new Plate<Apple>(new Apple());
但實際上Java編譯器不允許這個操作。會報錯,“裝蘋果的盤子”無法轉換成“裝水果的盤子”。
error: incompatible types: Plate<Apple> cannot be converted to Plate<Fruit>
所以我的尷尬症就犯了。實際上,編譯器腦袋裏認定的邏輯是這樣的:
蘋果 IS-A 水果
裝蘋果的盤子 NOT-IS-A 裝水果的盤子
所以,就算容器裏裝的東西之間有繼承關係,但容器之間是沒有繼承關係的。所以我們不可以把Plate的引用傳遞給Plate。
爲了讓泛型用起來更舒服,Sun的大腦袋們就想出了<? extends T>和<? super T>
的辦法,來讓”水果盤子“和”蘋果盤子“之間發生關係。
- 什麼是上界?
下面代碼就是“上界通配符(Upper Bounds Wildcards)”:
Plate<? extends Fruit>
翻譯成人話就是:一個能放水果以及一切是水果派生類的盤子。再直白點就是:啥水果都能放的盤子。這和我們人類的邏輯就比較接近了。Plate<? extends Fruit>和Plate<Apple>
最大的區別就是:Plate<? extends Fruit>
是Plate以及Plate的基類。直接的好處就是,我們可以用“蘋果盤子”給“水果盤子”賦值了。
Plate<? extends Fruit> p=new Plate<Apple>(new Apple());
如果把Fruit和Apple的例子再擴展一下,食物分成水果和肉類,水果有蘋果和香蕉,肉類有豬肉和牛肉,蘋果還有兩種青蘋果和紅蘋果。
//Lev 1
class Food{}
//Lev 2
class Fruit extends Food{}
class Meat extends Food{}
//Lev 3
class Apple extends Fruit{}
class Banana extends Fruit{}
class Pork extends Meat{}
class Beef extends Meat{}
//Lev 4
class RedApple extends Apple{}
class GreenApple extends Apple{}
在這個體系中,上界通配符 “Plate<? extends Fruit>” 覆蓋下圖中藍色的區域。
- 什麼是下界?
相對應的,“下界通配符(Lower Bounds Wildcards)”:
Plate<? super Fruit>
表達的就是相反的概念:一個能放水果以及一切是水果基類的盤子。Plate<? super Fruit>
是Plate的基類,但不是Plate的基類。對應剛纔那個例子,Plate<? super Fruit>
覆蓋下圖中紅色的區域。
- 上下界通配符的副作用
邊界讓Java不同泛型之間的轉換更容易了。但不要忘記,這樣的轉換也有一定的副作用。那就是容器的部分功能可能失效。
還是以剛纔的Plate爲例。我們可以對盤子做兩件事,往盤子裏set( )新東西,以及從盤子裏get( )東西。
class Plate<T>{
private T item;
public Plate(T t){item=t;}
public void set(T t){item=t;}
public T get(){return item;}
}
4.1 上界<? extends T>
不能往裏存,只能往外取
Plate<? extends Fruit> p=new Plate<Apple>(new Apple());
//不能存入任何元素
p.set(new Fruit()); //Error
p.set(new Apple()); //Error
//讀取出來的東西只能存放在Fruit或它的基類裏。
Fruit newFruit1=p.get();
Object newFruit2=p.get();
Apple newFruit3=p.get(); //Error
原因是編譯器只知道容器內是Fruit或者它的派生類,但具體是什麼類型不知道。可能是Fruit?可能是Apple?也可能是Banana,RedApple,GreenApple?編譯器在看到後面用Plate賦值以後,盤子裏沒有被標上有“蘋果”。而是標上一個佔位符:CAP#1,來表示捕獲一個Fruit或Fruit的子類,具體是什麼類不知道,代號CAP#1。然後無論是想往裏插入Apple或者Meat或者Fruit編譯器都不知道能不能和這個CAP#1匹配,所以就都不允許。
所以通配符<?>
和類型參數<T>
的區別就在於,對編譯器來說所有的T都代表同一種類型。比如下面這個泛型方法裏,三個T都指代同一個類型,要麼都是String,要麼都是Integer。
public <T> List<T> fill(T... t);
但通配符<?>
沒有這種約束,Plate<?>
單純的就表示:盤子裏放了一個東西,是什麼我不知道。
所以題主問題裏的錯誤就在這裏,Plate<? extends Fruit>
裏什麼都放不進去。
4.2 下界<? super T>
不影響往裏存,但往外取只能放在Object對象裏
使用下界<? super Fruit>
會使從盤子裏取東西的get( )方法部分失效,只能存放到Object對象裏。set( )方法正常。
Plate<? super Fruit> p=new Plate<Fruit>(new Fruit());
//存入元素正常
p.set(new Fruit());
p.set(new Apple());
//讀取出來的東西只能存放在Object類裏。
Apple newFruit3=p.get(); //Error
Fruit newFruit1=p.get(); //Error
Object newFruit2=p.get();
因爲下界規定了元素的最小粒度的下限,實際上是放鬆了容器元素的類型控制。既然元素是Fruit的基類,那往裏存粒度比Fruit小的都可以。但往外讀取元素就費勁了,只有所有類的基類Object對象才能裝下。但這樣的話,元素的類型信息就全部丟失。
- PECS原則
最後看一下什麼是PECS(Producer Extends Consumer Super)原則,已經很好理解了:
頻繁往外讀取內容的,適合用上界Extends。
經常往裏插入的,適合用下界Super。
因爲寫得挺具體細緻的,所以一口氣就看完了,並且忍不住分享出來,之後可以常常翻看