泛型中<? extends T>和<? super T> 差别

本文深入解析Java泛型中的<?extendsT>与<?superT>的概念及其用途,详细阐述了泛型擦除的原理和过程,并解释了类型限制、类型形参与类型实参的用法。
泛型中<? extends T>和<? super T> 差别
<? extends T>和<? super T>含有JAVA5.0的新的概念。由于它们的外表导致了很多人误解了它们的用途:
 1.<?
 extends T>首先你很容易误解它为继承于T的所有类的集合,这是大错特错的,相信能看下去你一定见过或用过List<? 
extends T>吧?为什么我说理解成一个集合是错呢?如果理解成一个集合那为什么不用List<T>来表示?所以<? 
extends 
T>不是一个集合,而是T的某一种子类的意思,记住是一种,单一的一种,问题来了,由于连哪一种都不确定,带来了不确定性,所以是不可能通过 
add()来加入元素。你或许还觉得为什么add(T)不行?因为<? extends 
T>是T的某种子类,能放入子类的容器不一定放入超类,也就是没可能放入T。
2.<? super T>这里比较容易使用,没<? extends T>这么多限制,这里的意思是,以T类为下限的某种类,简单地说就是T类的超类。但为什么add(T)可以呢?因为能放入某一类的容器一定可以放入其子类,多态的概念。
擦除
也
许泛型最具挑战性的方面是擦除(erasure),这是 Java 
语言中泛型实现的底层技术。擦除意味着编译器在生成类文件时基本上会抛开参数化类的大量类型信息。编译器用它的强制类型转换生成代码,就像程序员在泛型出
现之前手工所做的一样。区别在于,编译器开始已经验证了大量如果没有泛型就不会验证的类型安全约束。
通过擦除实现泛型的含意是很重要的,并
且初看也是混乱的。尽管不能将List<Integer> 赋给List<Number>,因为它们是不同的类型,但是 
List<Integer> 和 List<Number> 类型的变量是相同的类!要明白这一点,请评价下面的代码:
new List<Number>().getClass() == new List<Integer>().getClass()
编译器只为 List 生成一个类。当生成了 List 的字节码时,将很少剩下其类型参数的的跟踪。
当
生成泛型类的字节码时,编译器用类型参数的擦除替换类型参数。对于无限制类型参数(<V>),它的擦除是 
Object。对于上限类型参数(<K extends Comparable<K>>),它的擦除是其上限(在本例中是 
Comparable)的擦除。对于具有多个限制的类型参数,使用其最左限制的擦除。
如果检查生成的字节码,您无法说出 List<Integer> 和 List<String> 的代码之间的区别。类型限制 T 在字节码中被 T 的上限所取代,该上限一般是 Object。
 
多重限制
一个类型参数可以具有多个限制。当您想要约束一个类型参数比如说同时为 Comparable 和 Serializable 时,这将很有用。多重限制的语法是用“与”符号分隔限制:
class C<T extends Comparable<? super T>&Serializable>
通配符类型可以具有单个限制 —— 上限或者下限。一个指定的类型参数可以具有一个或多个上限。具有多重限制的类型参数可以用于访问它的每个限制的方法和域。
类型形参和类型实参
在
参数化类的定义中,占位符名称(比如 Collection<V> 中的 V)叫做类型形参(type 
parameter),它们类似于方法定义中的形式参数。在参数化类的变量的声明中,声明中指定的类型值叫做类型实参(type 
argument),它们类似于方法调用中的实际参数。但是实际中二者一般都通称为“类型参数”。所以给出定义:
interface Collection<V> { ... }
和声明:
Collection<String> cs = new HashSet<String>();
那么,名称 V(它可用于整个 Collection 接口体内)叫做一个类型形参。在 cs 的声明中,String 的两次使用都是类型实参(一次用于 Collection<V>,另一次用于 HashSet<V>)。
关
于何时可以使用类型形参,存在一些限制。大多数时候,可以在能够使用实际类型定义的任何地方使用类型形参。但是有例外情况。不能使用它们创建对象或数组,
并且不能将它们用于静态上下文中或者处理异常的上下文中。还不能将它们用作父类型(class Foo<T> extends 
T),不能用于 instanceof 表达式中,不能用作类常量。
类似地,关于可以使用哪些类型作为类型实参,也存在一些限制。类型实参
必须是引用类型(不是基本类型)、通配符、类型参数,或者其他参数化类型的实例化。所以您可以定义 
List<String>(引用类型)、List<?>(通配符)或者 
List<List<?>>(其他参数化类型的实例化)。在带有类型形参 T 的参数化类型的定义中,您也可以声明 
List<T>(类型形参)。
<think>嗯,用户想了解Java中的<?super T><? extendT>的区别使用场景。我之前已经回答过类似的问题,但用户可能希望得到更详细的解释或者不同的例子。让我先回顾一下之前的回答相关引用。根据引用[1],上界通配符<? extendsT>主要用于读取数据,而下界<? superT>用于写入数据。引用[2]提到,要注意这里的父类子类其实是针对参数而言的,比如List<?super Integer>可以接受List<Number>,而List<? extendsInteger>可以是List<Integer>的子类。引用[3][4]则强调了类安全灵活性的平衡,以及实际应用场景如处理Animal的子类。用户可能希望更清楚地理解两者在读写操作上的限制,以及PECS原则的应用。需要解释为什么extends不能添加元素,而super可以。可能还需要用具体的代码示例来说明,比如Collections.copy方法如何同时使用两者。 另外,用户可能对擦除的影响有疑问,比如运行时类信息丢失,但编译时的类检查如何保证安全。需要提到这些概念,但不要过于深入,以免混淆重点。 需要确保回答结构清晰,分点说明,对比两者的区别,使用场景,并给出实际例子。还要注意引用标记的正确使用,比如在提到PECS时引用相关段落。最后生成的相关问题需要覆盖可能延伸的知识点,如通配符<?>的作用,设计同时支持读写的方法等。</think>### Java 中 `<? super T>` `<? extends T>` 的解析 #### 一、核心区别 1. **类边界方向** - `<? extends T>`(**上界通配符**):必须是 `T` **或其子类**,例如 `List<? extends Number>` 可以是 `List<Integer>` 或 `List<Double>`[^1][^3]。 - `<? super T>`(**下界通配符**):必须是 `T` **或其父类**,例如 `List<? super Integer>` 可以是 `List<Number>` 或 `List<Object>`[^1][^2]。 2. **读写权限** | 通配符 | 读取类 | 写入类 | 典场景 | |------------------|------------------|------------------|------------------| | `<? extends T>` | 安全(返回 `T`) | 不安全(仅允许 `null`) | 生产者模式(Producer)[^1][^3] | | `<? super T>` | 不安全(需强制转换) | 安全(接受 `T` 或其子类) | 消费者模式(Consumer)[^1][^3] | #### 二、具体使用场景 ##### 1. `<? extends T>` 的典应用 - **场景**:从集合中**安全读取数据**,但无法写入(除 `null`)。 - **示例**: ```java List<? extends Number> numbers = Arrays.asList(1, 2.5); // 允许赋值 Number num = numbers.get(0); // 读取为 Number 类[^1] // numbers.add(1); // 编译错误:无法确定具体子类[^1] ``` ##### 2. `<? super T>` 的典应用 - **场景**:向集合中**安全写入数据**,但读取时需强制转换。 - **示例**: ```java List<? super Integer> list = new ArrayList<Number>(); list.add(3); // 允许写入 Integer 或其子类[^1] Object obj = list.get(0); // 读取只能得到 Object[^1] ``` #### 三、PECS 原则(Producer Extends, Consumer Super) - **生产者模式**(读取数据):使用 `<? extends T>`。 ```java public static void printAnimals(List<? extends Animal> animals) { for (Animal animal : animals) { // 安全读取 System.out.println(animal); } }[^4] ``` - **消费者模式**(写入数据):使用 `<? super T>`。 ```java public static void addNumbers(List<? super Integer> list) { list.add(1); // 安全写入 Integer } ``` #### 四、代码对比示例 | 操作类 | `List<? extends T>` 示例 | `List<? super T>` 示例 | |-------------------|---------------------------------------|---------------------------------------| | **读取** | `T value = list.get(0);`(类安全) | `Object value = list.get(0);`(需转换)| | **写入** | `list.add(null);`(仅允许 `null`) | `list.add(new T());`(安全写入) | #### 五、常见误区与注意事项 1. **误用 `extends` 写入**: ```java List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>(); list.add(1); // 编译错误:无法确定是 Integer 还是 Double[^1] ``` 2. **误用 `super` 读取**: ```java List<? super Integer> list = new ArrayList<Number>(); Integer i = (Integer) list.get(0); // 需强制转换,可能抛出 ClassCastException ``` #### 六、擦除的影响 - **编译时检查**:通配符在编译时确保类安全,但运行时类信息被擦除。例如: ```java List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>(); // 运行时实际类为 List<Object>[^1] ``` --- ###
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