Java - 泛型的通配符

泛型带来的好处

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许开发者在编译时检测到非法的类型。

泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

在没有泛型的情况的下，通过对类型 Object 的引用来实现参数的“任意化”，“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换，而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况，编译器可能不提示错误，在运行的时候才出现异常，这是本身就是一个安全隐患。

那么泛型的好处就是在编译的时候能够检查类型安全，并且所有的强制转换都是自动和隐式的。

public class GlmapperGeneric<T> {
    private T t;

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

    public T get() {
        return t;
    }

    public static void main(String[] args) {
        // do nothing
    }

    /**
     * 不指定类型
     */
    public void noSpecifyType() {
        GlmapperGeneric glmapperGeneric = new GlmapperGeneric();
        glmapperGeneric.set("test");
        // 需要强制类型转换
        String test = (String) glmapperGeneric.get();
        System.out.println(test);
    }

    /**
     * 指定类型
     */
    public void specifyType() {
        GlmapperGeneric<String> glmapperGeneric = new GlmapperGeneric();
        glmapperGeneric.set("test");
        // 不需要强制类型转换
        String test = glmapperGeneric.get();
        System.out.println(test);
    }
}

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泛型中通配符

我们在定义泛型类，泛型方法，泛型接口的时候经常会碰见很多不同的通配符，比如 T，E，K，V 等等，这些通配符又都是什么意思呢？

常用的 T，E，K，V，？

本质上这些个都是通配符，没啥区别，只不过是编码时的一种约定俗成的东西。比如上述代码中的 T ，我们可以换成 A-Z 之间的任何一个 字母都可以，并不会影响程序的正常运行，但是如果换成其他的字母代替 T ，在可读性上可能会弱一些。通常情况下，T，E，K，V，？是这样约定的：

• ？表示不确定的 java 类型

• T (type) 表示具体的一个java类型

• K V (key value) 分别代表java键值中的Key Value

• E (element) 代表Element

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无界通配符 - ?

List<? extends Animal> listAnimals

为什么要使用通配符而不是简单的泛型呢？通配符其实在声明局部变量时是没有什么意义的，但是当你为一个方法声明一个参数时，它是非常重要的。

static int countLegs (List<? extends Animal > animals ) {
    int retVal = 0;
    for ( Animal animal : animals )
    {
        retVal += animal.countLegs();
    }
    return retVal;
}

static int countLegs1 (List< Animal > animals ){
    int retVal = 0;
    for ( Animal animal : animals )
    {
        retVal += animal.countLegs();
    }
    return retVal;
}

public static void main(String[] args) {
    List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
     // 不会报错
    countLegs( dogs );
    // 报错
    countLegs1(dogs);
}

所以，对于不确定或者不关心实际要操作的类型，可以使用无限制通配符（尖括号里一个问号），表示可以持有任何类型。像 countLegs 方法中，限定了上届，但是不关心具体类型是什么，所以对于传入的 Animal 的所有子类都可以支持，并且不会报错。而 countLegs1 就不行。

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上界通配符 < ? extends E>

上界：用 extends 关键字声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的子类。

在类型参数中使用 extends 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的子类，这样有两个好处：

• 如果传入的类型不是 E 或者 E 的子类，编译不成功

• 泛型中可以使用 E 的方法，要不然还得强转成 E 才能使用

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下界通配符 < ? super E>

下界: 用 super 进行声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的父类型，直至 Object

在类型参数中使用 super 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的父类。

private <T> void test(List<? super T> dst, List<T> src){
    for (T t : src) {
        dst.add(t);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
    List<Animal> animals = new ArrayList<>();
    new Test3().test(animals,dogs);
}
// Dog 是 Animal 的子类
class Dog extends Animal {

}

dst 类型 “大于等于” src 的类型，这里的“大于等于”是指 dst 表示的范围比 src 要大，因此装得下 dst 的容器也就能装 src 。

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上界通配符主要用于读数据，下界通配符主要用于写数据。

class Food {}
 
class Fruit extends Food {}
 
class Apple extends Fruit {}
 
class Banana extends Fruit {}
 
class Plate<T> {
    private T pear;
 
    public T getPlate() {
        return pear;
    }
    public void setPlate(T a) {
        this.pear = a;
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Plate<Apple> plate = new Plate<>();
        Plate<Banana> plate1 = new Plate<> ();
 
        fun(plate);
        fun(plate1);
    }
    public static void fun(Plate<? extends Fruit> temp) {
        //这里不知道temp引用的子类是谁，所以不能往里边放元素
        //temp.setPlate(new Apple());

        //可以接收元素，父类接收子类，顶多就是向上转型
        System.out.println(temp.getPlate());
        //Fruit fruit = temp.getPlate();
    }
}

<? extends Fruit>这里可以接收任何Fruit 的子类类型，既然可以接收任何类型，就不适合写数据，只适合读数据

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Plate<Fruit> plate = new Plate<>();
        fun(plate);
 
        Plate<Food> plate2 = new Plate<>();
        fun(plate2);
        
        Plate<Apple> plate1 = new Plate<>();
        //fun(plate1);
    }
    public static void fun(Plate<? super Fruit> temp) {
        //写数据，但是不能写Fruit的父类
        temp.setPlate(new Apple());
        temp.setPlate(new Banana());
 
        //编译不通过：Fruit的父类有很多，不一定就是某一个
        //temp.setPlate(new Food());
 
        //不安全--它的父类有很多，不知道是哪一个父类发生了向下转型
        //Fruit fruit = (Fruit)temp.getPlate();
    }
}

Plate<? super Fruit> temp能接收的类型至少是 Fruit ，以及 Fruit 的父类

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？和 T 的区别

？和 T 都表示不确定的类型，区别在于我们可以对 T 进行操作，但是对 ？不行，比如如下这种 ：

// 可以
T t = operate();

// 不可以
？car = operate();

T 是一个 确定的 类型，通常用于泛型类和泛型方法的定义

？是一个 不确定 的类型，通常用于泛型方法的调用代码和形参，不能用于定义类和泛型方法。

区别1：通过 T 来 确保 泛型参数的一致性

// 通过 T 来 确保 泛型参数的一致性
public <T extends Number> void
test(List<T> dest, List<T> src)

//通配符是 不确定的，所以这个方法不能保证两个 List 具有相同的元素类型
public void
test(List<? extends Number> dest, List<? extends Number> src)

不能保证两个 List 具有相同的元素类型的情况

GlmapperGeneric<String> glmapperGeneric = new GlmapperGeneric<>();
List<String> dest = new ArrayList<>();
List<Number> src = new ArrayList<>();
glmapperGeneric.testNon(dest,src);

上面的代码在编译器并不会报错，但是当进入到 testNon 方法内部操作时（比如赋值），对于 dest 和 src 而言，就还是需要进行类型转换。

区别2：类型参数可以多重限定而通配符不行

public class MultiLimit implements MultiLimitInterfaceA, MultiLimitInterfaceB {

    public static <T extends MultiLimitInterfaceA & MultiLimitInterfaceB> void test(T t) {
    }
}

interface MultiLimitInterfaceA {
}

interface MultiLimitInterfaceB {
}

使用 & 符号设定多重边界（Multi Bounds)，指定泛型类型 T 必须是 MultiLimitInterfaceA 和 MultiLimitInterfaceB 的共有子类型，此时变量 t 就具有了所有限定的方法和属性。对于通配符来说，因为它不是一个确定的类型，所以不能进行多重限定。

区别3：通配符可以使用超类限定而类型参数不行

类型参数 T 只具有 一种 类型限定方式：

T extends A

但是通配符 ? 可以进行 两种限定：

? extends A
? super A