Java通配符(?)

本文介绍如何使用Java泛型定义坐标类,并通过通配符实现不同类型坐标的灵活处理。包括基本泛型类的定义、类型擦除的概念、通配符的使用以及如何限制类型参数的范围。

1、如果要定义一个泛型类来表示坐标,坐标可以是整数、小数或字符串,请看下面的代码:

class Point<T1, T2>{
    T1 x;
    T2 y;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
}

现在要求在类的外部定义一个 printPoint()方法用于输出坐标,怎么办呢?

可以这样来定义方法:

public void printPoint(Point p){
    System.out.println("This point is: " + p.getX() + ", " + p.getY());
}

//我们知道,如果在使用泛型时没有指名具体的数据类型,就会擦除泛型类型,并向上转型为 Object,这与不使用泛型没什么两样。上面的代码没有指明数据类型,相当于:
public void printPoint(Point<Object, Object> p){
    System.out.println("This point is: " + p.getX() + ", " + p.getY());
}

2、为了避免类型擦除,可以使用通配符(?)
(1)通配符(?)可以表示任意的数据类型。如:

public class Demo {
    public static void main(String[] args){
        Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
        p1.setX(10);
        p1.setY(20);
        printPoint(p1);

        Point<String, String> p2 = new Point<String, String>();
        p2.setX("东经180度");
        p2.setY("北纬210度");
        printPoint(p2);
    }

    public static void printPoint(Point<?, ?> p){  // 使用通配符
        System.out.println("This point is: " + p.getX() + ", " + p.getY());
    }
}
class Point<T1, T2>{
    T1 x;
    T2 y;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
}
/*
运行结果:
This point is: 10, 20
This point is: 东经180度, 北纬210度
*/

(2)但是,数字坐标与字符串坐标又有区别:数字可以表示x轴或y轴的坐标,字符串可以表示地球经纬度。现在又要求定义两个方法分别处理不同的坐标,一个方法只能接受数字类型的坐标,另一个方法只能接受字符串类型的坐标,怎么办呢?这个问题的关键是要限制类型参数的范围,请先看下面的代码:

public class Demo {
    public static void main(String[] args){
        Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
        p1.setX(10);
        p1.setY(20);
        printNumPoint(p1);

        Point<String, String> p2 = new Point<String, String>();
        p2.setX("东经180度");
        p2.setY("北纬210度");
        printStrPoint(p2);
    }

    // 借助通配符限制泛型的范围
    public static void printNumPoint(Point<? extends Number, ? extends Number> p){
        System.out.println("x: " + p.getX() + ", y: " + p.getY());
    }

    public static void printStrPoint(Point<? extends String, ? extends String> p){
        System.out.println("GPS: " + p.getX() + "," + p.getY());
    }
}
class Point<T1, T2>{
    T1 x;
    T2 y;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
}
/*
运行结果:
x: 10, y: 20
GPS: 东经180度,北纬210度
*/

<? extends Number>表示泛型的类型参数只能是Number及其子类,<? extends String>也一样,这与定义泛型类或泛型方法时限制类型参数的范围类似。不过,使用通配符(?)不但可以限制类型的上限,还可以限制下限。限制下限使用super关键字,例如 <? super Number>表示只能接受Number及其父类。

### Java 通配符 `?` 的使用方法 #### 1. 通配符的基本概念 通配符 `?` 表示未知类,用于在无法确定或不关心具体类时定义。它可以与上下界结合使用,分别表示上界和下界[^3]。 #### 2. 无限制通配符 `<?>` 无限制通配符表示可以持有任何类的对象。例如: ```java List<?> list = new ArrayList<String>(); ``` 上述代码中,`list` 可以引用任何类的 `List` 实例,但不能向其中添加元素(除了 `null`),因为编译器不知道具体的类参数[^3]。 #### 3. 上界通配符 `<? extends T>` 上界通配符表示该类是某个特定类的子类。例如: ```java List<? extends Number> numbers = new ArrayList<Integer>(); ``` 在此例中,`numbers` 可以引用任何 `Number` 或其子类的 `List` 实例。但是,只能从中读取数据,而不能写入数据(除了 `null`),因为编译器无法确定具体的类[^5]。 #### 4. 下界通配符 `<? super T>` 下界通配符表示该类是某个特定类的父类。例如: ```java List<? super Integer> integers = new ArrayList<Number>(); ``` 在此例中,`integers` 可以引用任何 `Integer` 或其父类的 `List` 实例。可以向其中写入 `Integer` 类的数据,但读取时只能得到 `Object` 类的数据[^5]。 #### 5. 示例代码 以下是一个综合使用通配符的示例: ```java import java.util.*; public class WildcardExample { public static void main(String[] args) { List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3); List<Double> doubleList = Arrays.asList(1.0, 2.0, 3.0); // 使用上界通配符 printNumbers(intList); // 输出: 1 2 3 printNumbers(doubleList); // 输出: 1.0 2.0 3.0 // 使用下界通配符 List<Number> numberList = new ArrayList<>(); addNumbers(numberList); System.out.println(numberList); // 输出: [1, 2.5] } // 上界通配符:只读操作 public static void printNumbers(List<? extends Number> list) { for (Number num : list) { System.out.print(num + " "); } System.out.println(); } // 下界通配符:只写操作 public static void addNumbers(List<? super Integer> list) { list.add(1); // 添加 Integer 类 list.add(2); // 添加 Integer 类 list.add(3); // 添加 Integer 类 } } ``` #### 6. 注意事项 - 使用无限制通配符时,无法向集合中添加数据(除了 `null`)。 - 使用上界通配符时,只能读取数据,且读取的数据类为上界类。 - 使用下界通配符时,只能写入数据,且写入的数据类为下界类[^4]。
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