【Java】泛型中 extends 和 super 的区别？
<? extends T>和<? super T>是Java泛型中的“通配符（Wildcards）”和“边界（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）”
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。比如按照题主的例子，我们有Fruit类，和它的派生类Apple类。
class Fruit {}
class Apple extends Fruit {}
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然后有一个最简单的容器：Plate类。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“放”和“取”的动作：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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现在我定义一个“水果盘子”，逻辑上水果盘子当然可以装苹果。
Plate<Fruit> p=new Plate<Apple>(new Apple()); |
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”。
error: incompatible types: Plate<Apple> cannot be converted to Plate<Fruit> |
所以我的尴尬症就犯了。实际上，编译器脑袋里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的。所以我们不可以把Plate的引用传递给Plate。
为了让泛型用起来更舒服，Sun的大脑袋们就想出了<? extends T>和<? super T>的办法，来让“水果盘子”和“苹果盘子”之间发生关系。
什么是上界？
下面代码就是“上界通配符（Upper Bounds Wildcards）”：
Plate<？ extends Fruit> |
翻译成人话就是：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>以及Plate<Apple>的基类。直接的好处就是，我们可以用“苹果盘子”给“水果盘子”赋值了。
Plate<? extends Fruit> p=new Plate<Apple>(new Apple()); |
如果把Fruit和Apple的例子再扩展一下，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。
//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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在这个体系中，下界通配符 Plate<？ extends Fruit> 覆盖下图中蓝色的区域。
什么是下界？
相对应的，“下界通配符（Lower Bounds Wildcards）”：
Plate<？ super Fruit> |
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。
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。
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。
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 //读取出来的东西只能存放在Fruit或它的基类里。 Fruit newFruit1=p.get(); Object newFruit2=p.get(); Apple newFruit3=p.get(); //Error |
原因是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赋值以后，盘子里没有被标上有“苹果”。而是标上一个占位符：CAP#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CAP#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); |
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。
所以题主问题里的错误就在这里，Plate<？ extends Fruit>里什么都放不进去。
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。
Plate<? super Fruit> p=new Plate<Fruit>(new Fruit()); //存入元素正常 p.set(new Fruit()); p.set(new Apple()); //读取出来的东西只能存放在Object类里。 Apple newFruit3=p.get(); //Error Fruit newFruit1=p.get(); //Error Object newFruit2=p.get(); |
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。
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。
PECS原则
PECS原则的全拼是"Producer Extends Consumer Super"。
当需要频繁取值，而不需要写值则使用" ? extends T "作为数据结构泛型。相反，当需要频繁写值，而不需要取值则使用" ? super T "作为数据结构泛型。
使用示例
创建Apple，Fruit两个类，其中Apple是Fruit的子类，写如下测试代码：
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行处报错，因为这些操作并不符合PECS原则，逐一分析：
-
Err1
对于使用" ? super T "规定泛型的数据结构，我们只知道其存储的值是T的父类，若以T为数据类型取值时 T t = ?，等于将父类(?)当做子类(T)使用，这显然是不合理的，父类缺少子类中的一些信息，因此编译器直接禁止在使用" ? super T "泛型的数据结构中进行取值，只能进行写值，正是开头所说的CS原则。 -
Err2
使用" ? extends T "规定泛型的数据结构，我们知道其存储的值是T的子类，T可以有多个不同表现的子类（多态），因此当我们进行写值时，我们并不知道其中存储的到底是哪个子类，不同子类是不同的类型，因此写值操作必然会出现问题，所以编译器接禁止在使用" ? extends T "泛型的数据结构中进行写，只能进行取值，正是开头所说的PE原则。
总结
PECS原则，就是当时用extends做泛型时，该数据结构作为Producer对外提供值，只能进行取值而不能写值。
当时用super做泛型时，该数据结构作为Producer对外提供值，只能进行取值而不能写值。