Java泛型中通配符理解

2013年11月18日 由 Creater 留言 »

有些时候,我们希望能够像使用普通类型那样使用泛型类型:

◆ 向上造型一个泛型对象的引用

◆ 向下造型一个泛型对象的引用

向上造型一个泛型对象的引用

例如,假设我们有很多箱子,每个箱子里都装有不同的水果,我们需要找到一种方法能够通用的处理任何一箱水果。更通俗的说法,A是B的子类型,我们需要找到一种方法能够将C<A>类型的实例赋给一个C<B>类型的声明。

为了完成这种操作,我们需要使用带有通配符的扩展声明,就像下面的例子里那样:

    List<Apple> apples =  new  ArrayList<Apple>();
    List<?  extends  Fruit> fruits = apples;

“? extends”是泛型类型的子类型相关性成为现实:Apple是Fruit的子类型,List 是 List<? extends Fruit> 的子类型。

向下造型一个泛型对象的引用

现在我来介绍另外一种通配符:? super。如果类型B是类型A的超类型(父类型),那么C 是 C<? super A> 的子类型:

    List<Fruit> fruits =  new  ArrayList<Fruit>();
    List<?  super  Apple> XX = fruits;

为什么使用通配符标记能行得通?

原理现在已经很明白:我们如何利用这种新的语法结构?

? extends

让我们重新看看这第二部分使用的一个例子,其中谈到了Java数组的子类型相关性:

    Apple[] apples =  new  Apple[ 1 ];
    Fruit[] fruits = apples;
    fruits[ 0 ] =  new  Strawberry(); 

就像我们看到的,当你往一个声明为Fruit数组的Apple对象数组里加入Strawberry对象后,代码可以编译,但在运行时抛出异常。

现在我们可以使用通配符把相关的代码转换成泛型:因为Apple是Fruit的一个子类,我们使用? extends 通配符,这样就能将一个List对象的定义赋到一个List<? extends Fruit>的声明上:

    List<Apple> apples =  new  ArrayList<Apple>();
    List<?  extends  Fruit> fruits = apples;
    fruits.add( new  Strawberry()); 

这次,代码就编译不过去了!Java编译器会阻止你往一个Fruit list里加入strawberry。在编译时我们就能检测到错误,在运行时就不需要进行检查来确保往列表里加入不兼容的类型了。即使你往list里加入Fruit对象也不行:

    fruits.add( new  Fruit()); 

你没有办法做到这些。事实上你不能够往一个使用了? extends的数据结构里写入任何的值。

原因非常的简单,你可以这样想:这个? extends T 通配符告诉编译器我们在处理一个类型T的子类型,但我们不知道这个子类型究竟是什么。因为没法确定,为了保证类型安全,我们就不允许往里面加入任何这种类 型的数据。另一方面,因为我们知道,不论它是什么类型,它总是类型T的子类型,当我们在读取数据时,能确保得到的数据是一个T类型的实例:

    Fruit get = fruits.get( 0 ); 

? super

使用 ? super 通配符一般是什么情况?让我们先看看这个:

    List<Fruit> fruitList =  new  ArrayList<Fruit>();
    List<?  super  Apple> fruits = fruitList; 

我们看到fruits指向的是一个装有Apple的某种超类(supertype)的List。同样的,我们不知道究竟是什么超类,但我们知道 Apple和任何Apple的子类都跟它的类型兼容。既然这个未知的类型即是Apple,也是GreenApple的超类,我们就可以写入:

    fruits.add( new  Apple());
    fruits.add( new  GreenApple()); 

如果我们想往里面加入Apple的超类,编译器就会警告你:

    fruits.add( new  Fruit());
    fruits.add( new  Object()); 

因为我们不知道它是怎样的超类,所有这样的实例就不允许加入。

从这种形式的类型里获取数据又是怎么样的呢?结果表明,你只能取出Object实例:因为我们不知道超类究竟是什么,编译器唯一能保证的只是它是个Object,因为Object是任何Java类型的超类。

存取原则和PECS法则

总结 ? extends 和 the ? super 通配符的特征,我们可以得出以下结论:

◆ 如果你想从一个数据类型里获取数据,使用 ? extends 通配符

◆ 如果你想把对象写入一个数据结构里,使用 ? super 通配符

◆ 如果你既想存,又想取,那就别用通配符。

这就是Maurice Naftalin在他的《Java Generics and Collections》这本书中所说的存取原则,以及Joshua Bloch在他的《Effective Java》这本书中所说的PECS法则。

Bloch提醒说,这PECS是指”Producer Extends, Consumer Super”,这个更容易记忆和运用。

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