深入java 泛型通配符和上下界限定

本文探讨了Java中泛型的继承关系不变性,解释了为何List Apple不能赋值给List Fruit,并对比了数组的协变特性。此外,还介绍了泛型通配符和上下界限定的概念,帮助理解泛型的安全使用和类型限制。

这篇文章总结泛型通配符和上下界限的问题,值得注意的一些细节问题。更多的源代码请访问我的github:https://github.com/yangsheng20080808/deepIntoJava

本文分为2大部分

  • 泛型的继承关系是不变的(引用)
  • 泛型通配符和上下界的限定

         ? 通配符类型
         <? extends T> 表示类型的上界,表示参数化类型的可能是T 或是 T的子类
         <? super T> 表示类型下界(Java Core中叫超类型限定),表示参数化类型是此类型的超类型(父类型),直至Object
    

泛型的继承关系是不变的(引用)

子类型:
Java作为一种面向对象的语言,可以构建层次结构的类型:
在Java里,T类型的字类型可以是T的扩展也可以是T接口的实现。由于自类型是一种可传递的关系,如果A是B的子类,B是C的子类, 那么A也会是C的子类。如上图所示:

富士苹果是苹果的字类型
苹果是水果的字类型
富士苹果也是水果的字类型

每一个 Java类型都是Object的子类型。每一个类型B的子类型A都可以被赋值给B的引用:

Apple a = …; Fruit f = a;

泛型的子类型:

如果一个苹果实例的引用被赋值给了一个Fruit的引用,那么List 和 List之间是什么关系? 谁是谁的子类型,更普遍的说法是,如果类型A是类型B的子类型,那么C和C的关系是什么?

令人惊讶的是,答案是: 没有关系。用更正式的话

<think>我们正在讨论Java中的上下界限定符extendssuper的区别。根据用户提供的引用之前的问题,我们需要详细解释这两个关键字在中的作用使用场景。 引用[1]提到:extends表示上界限定,super表示下界限定。 引用[2]引用[4]进一步说明:<? extends T>表示参数化类是T或T的子类(上界),<? super T>表示参数化类是T或T的父类(下界)。 引用[3]则是一篇深入讨论的文章,我们可以结合这些引用进行解释。 我们将从以下几个方面进行说明: 1. 基本概念:上界(extends)下界(super)的定义。 2. 使用场景:分别适用于什么情况,以及为什么。 3. 实例分析:通过具体的代码示例来展示区别。 4. PECS原则:解释Producer Extends, Consumer Super原则。 注意:在回答中,我们需要自然地引用提供的引用材料,并在适当的地方标注引用标记。 由于用户之前的问题已经涉及了的基本概念(K, T, V, E等),现在要深入extendssuper的区别,所以我们可以直接进入主题。 另外,根据用户提供的引用[2]中的例子,我们可以使用类似的例子来说明。</think>### Java中`extends`与`super`限定符的区别详解 #### 一、核心概念对比 | 特性 | `<? extends T>` (上界限定) | `<? super T>` (下界限定) | |---------------------|----------------------------------------|--------------------------------------| | **类范围** | T 及其**子类**(上界) | T 及其**父类**(下界) | | **数据读取** | ✅ 安全读取为T类 | ❌ 读取时需强制转换 | | **数据写入** | ❌ 不能写入(除`null`外) | ✅ 可写入T及其子类对象 | | **适用场景** | **生产者**(Producer)模式 | **消费者**(Consumer)模式 | | 通配符含义 | "未知的T子类" | "未知的T超类" | | 集合示例 | `List<? extends Number>` | `List<? super Integer>` | > 📌 **PECS原则**(Producer-Extends, Consumer-Super)是选择的核心依据[^1][^4]。 --- #### 二、使用场景详解 **1. `<? extends T>`(生产者场景)** - **特点**:从集合安全读取数据,禁止写入 - **示例**: ```java // 安全读取Number列表(支持Integer/Double等) void printNumbers(List<? extends Number> list) { for (Number n : list) { // ✅ 直接读取为Number System.out.println(n.doubleValue()); } // list.add(1); ❌ 编译错误!无法确定具体子类 } ``` - **适用场景**:数据源(如数据库查询结果、API响应) **2. `<? super T>`(消费者场景)** - **特点**:可向集合写入数据,读取需强制转换 - **示例**: ```java // 向Integer父类集合写入数据 void addIntegers(List<? super Integer> list) { list.add(1); // ✅ 写入Integer及其子类 list.add(2); // Integer num = list.get(0); ❌ 需强制转换 Object obj = list.get(0); // 只能读取为Object } ``` - **适用场景**:数据接收端(如日志收集器、存储容器) --- #### 三、经典应用案例 **类安全的集合拷贝**(结合PECS原则)[^2]: ```java public static <T> void copy( List<? extends T> src, // 生产者:提供T类数据 List<? super T> dest // 消费者:接收T类数据 ) { for (T item : src) { dest.add(item); // ✅ 安全读写 } } ``` **使用示例**: ```java List<Integer> integers = Arrays.asList(1, 2, 3); List<Number> numbers = new ArrayList<>(); // 安全拷贝:Integer -> Number copy(integers, numbers); // ✅ 编译通过 ``` --- #### 四、类系统关系图 ```mermaid graph TD Object -->|super| Number Number -->|super| Integer Number -->|super| Double subgraph <? extends Number> Integer -- 包含 --> Extends[Integer/Double...] Double -- 包含 --> Extends end subgraph <? super Integer> Integer -- 包含 --> Super[Integer/Number/Object] Number -- 包含 --> Super Object -- 包含 --> Super end ``` --- #### 五、易错点分析 1. **错误写入尝试** ```java List<? extends Number> list = new ArrayList<Double>(); list.add(1.0); // ❌ 编译错误!实际类可能是Integer ``` 2. **错误读取尝试** ```java List<? super Integer> list = new ArrayList<Number>(); Integer num = list.get(0); // ❌ 需强制转换为Integer ``` 3. **边界限定冲突** ```java // class Box<T extends Number> { ... } Box<String> box; // ❌ 编译错误!String不是Number子类 ``` > 💡 **最佳实践**: > - 需要**只读访问** → 用`extends` > - 需要**只写操作** → 用`super` > - 需要**读写操作** → 用**精确类**(如`<T>`)[^3][^4]
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