<? extends T> 和 <? super T> 的使用

阿里規範中有一個 

12.【強制】泛型通配符<? extends T>來接收返回的數據，此寫法的泛型集合不能使用 add 方法， 而<? super T>不能使用 get 方法，兩者在接口調用賦值的場景中容易出錯。 

具體的分析可以看下如下 ： 

最終PECS  (Producer Extends Consumer Super ) 原則 

• 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。

 

<? 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）”

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1. 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，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。

public class Plate<T> {
    private T item;

    public Plate(T t) {
        this.item = t;
    }

    public T get() {
        return item;
    }

    public void set(T item) {
        this.item = 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”。

Type mismatch: cannot convert from Plate<Apple> 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<Apple>的引用傳遞給Plate<Fruit>。

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。

2. 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 ReadApple 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

 

 3. 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。

 

4. 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。

public class Plate<T> {
    private T item;

    public Plate(T t) {
        this.item = t;
    }

    public T get() {
        return item;
    }

    public void set(T item) {
        this.item = item;
    }
}

4.1 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> fruitPlate = new Plate<Apple>(new Apple());

//不能存入任何元素
fruitPlate.set(new Apple());    //Error  編譯錯誤
fruitPlate.set(new Fruit());    //Error  編譯錯誤

//讀取出來的東西只能放在Fruit或它的基類裏
Fruit newFruit1=fruitPlate.get();
Object newFruit2 = fruitPlate.get();
Apple newFruit3 = fruitPlate.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<Apple>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。

 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> fruitPlate = new Plate<Fruit>(new Fruit());

//存入元素正常
fruitPlate.set(new Apple());
fruitPlate.set(new Fruit());

//讀取出來的東西只能存放在Object類裏
Object newFruit1 = fruitPlate.get();
Fruit newFruit2 = fruitPlate.get();  //Error
Apple newFruit3 = fruitPlate.get();  //Error

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。

 5. 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。

轉自：https://www.cnblogs.com/xd502djj/p/13237402.html