【Java】泛型中 extends 和 super 的區別？
<? 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 {}
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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;}
}
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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<Fruit>以及Plate<Apple>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{}
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在這個體系中，下界通配符 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<Fruit>的基類，但不是Plate<Apple>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;}
}
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上界<? extends T>不能往裏存，只能往外取
<? extends Fruit>會使往盤子裏放東西的set( )方法失效。但取東西get( )方法還有效。比如下面例子裏兩個set()方法，插入Apple和Fruit都報錯。
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。
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。
PECS原則
PECS原則的全拼是"Producer Extends Consumer Super"。
當需要頻繁取值，而不需要寫值則使用" ? extends T "作爲數據結構泛型。相反，當需要頻繁寫值，而不需要取值則使用" ? super T "作爲數據結構泛型。
使用示例
創建Apple，Fruit兩個類，其中Apple是Fruit的子類，寫如下測試代碼：
public class PECS {
ArrayList<? extends Fruit> exdentFurit;
ArrayList<? super Fruit> superFurit;
Apple apple = new Apple();
private void test() {
Fruit a1 = exdentFurit.get(0);
Fruit a2 = superFurit.get(0); //Err1
exdentFurit.add(apple); //Err2
superFurit.add(apple);
}
}
其中Err1和Err2行處報錯，因爲這些操作並不符合PECS原則，逐一分析：
-
Err1
對於使用" ? super T "規定泛型的數據結構，我們只知道其存儲的值是T的父類，若以T爲數據類型取值時 T t = ?，等於將父類(?)當做子類(T)使用，這顯然是不合理的，父類缺少子類中的一些信息，因此編譯器直接禁止在使用" ? super T "泛型的數據結構中進行取值，只能進行寫值，正是開頭所說的CS原則。 -
Err2
使用" ? extends T "規定泛型的數據結構，我們知道其存儲的值是T的子類，T可以有多個不同表現的子類（多態），因此當我們進行寫值時，我們並不知道其中存儲的到底是哪個子類，不同子類是不同的類型，因此寫值操作必然會出現問題，所以編譯器接禁止在使用" ? extends T "泛型的數據結構中進行寫，只能進行取值，正是開頭所說的PE原則。
總結
PECS原則，就是當時用extends做泛型時，該數據結構作爲Producer對外提供值，只能進行取值而不能寫值。
當時用super做泛型時，該數據結構作爲Producer對外提供值，只能進行取值而不能寫值。