泛型-通配符的使用

泛型是一种表示类型约束的手段，比如某一泛型类Generic<T>，它表示的意思是：虽然我不知道T是什么类型，但是在Generic<T>中，所有的T必须是相同的类型。通配符就是使用问号来表示未知的类型，比如List<?>。通配符确实相当复杂，为了理解通配符必须抓住两点：Java的泛型是使用擦除来实现的，运行时不知道确切的类型；泛型的主要目的是增强类型的安全性，尤其是类型安全性对于理解通配符相当重要。

List<?>，List和List<Object>是不同的，List是异构的，你可以往里面添加任何东西；List<Object>表示我们明确知道它包含Object对象；而List<?>表示：某种特定类型的List，虽然我不知道是哪种类型。

泛型不是协变的

数组是协变的，Integer是Number的子类，Integer[]也是Number[]的子类。但是泛型不是协变的，String是Object的子类，但是List<String>不是List<Object>的子类，List<String>可以持有String及String的子类类型，List<Object>可以持有Object及Object的子类，包括String。真正的问题是容器的类型，而不是容器持有的类型，List<String>是一种类型，List<Object>是一种类型，下面的语句是无法通过编译的:

List<Object> list = new List<String>();

无界通配符

<?>是一个无界通配符，它表示我想用Java的泛型来写这段代码，我在这里并不是要用原生类型，但在当前这种情况下，泛型参数可以持有任何类型。下面是使用无界通配符的一个例子：

        //一个泛型类
	class List<T> {
		public T get() {}
		public void set(T t) {}
	}
	
	public void f(List<?> list) {
		Object obj = list.get();//ok
		list.set(obj);//编译不通过
	}

方法f接受一个List<?>，编译器这个时候虽然不知道List持有的是什么类型，但是知道存在这样的类型T，所以get()方法返回的就是T的擦除，对于无界通配符的擦除就是Object，所以get()返回的是Object。重点是set()方法，刚刚从get()返回的对象，竟然无法放到set里，这是不是很奇怪？为了理解这个问题，必须得从安全性思考，编译器知道set能接受某种类型T，但是T是什么类型呢，它不知道，所以它就无法验证参数的安全性，所以它会拒绝编译。List<?>是同构的，虽然不知道它包含的是什么类型的元素，但它的所有元素必然都是同一类型的，编译器要保证同构，就不得不拒绝所有它无法验证的类型。

上面的编译错误是：The method set(capture#7-of ?) in the type List<capture#7-of ?> is not applicable for the arguments (Object).capture#7-of ?表示什么？当编译器遇到带有通配符的变量，比如List<?>，它认识到必然存在某种类型的T，使得list是List<T>类型，但是它不知道T是什么类型，所以它使用占位符来代替T，占位符称为特殊通配符的捕获(capture)，（具体的内容可参考Goetz的文章：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp04298.html）。错误的提示是不能调用set()方法，因为不能验证set()方法的实参与形参是否兼容-因为形参的类型是未知的。set()的形参此时由capture#7-of ?表示，而我们传递的实参（经过编译器的推断，知道get()方法返回的是Object）是Object，编译器无法判断对于capature#7-of ?而言，Object是否是一个可接受的类型，所以它拒绝。为了绕开编译器的限制，可以使用捕获助手：

private <T> void capatureHelper(List<T> list) {
    list.set(list.get());
}

借助于泛型方法，现在编译器知道list是List<T>类型的，get()返回的是T类型，set()接受的参数也是T类型。

上界通配符

为了对类型信息进行验证，Java重用了extends关键字，? extends Number表示的是Number或者Number的子类，这样就把类型信息限制在Number这个级别了，Number就是该泛型能表示的上界（想象一下类的结构图，父类画在上面），也就是说该泛型至少是Number类型的。

public void f(List<? extends Number> list)  {
   Number num = list.get(0);
   Object obj = list.get(1);

    //complie error
    list.set(1);
}

编译器可以推断出，list持有的至少是Number，所以get()返回的也至少是Number。但是set()方法却无法通过编译，这是为什么？list是同构的，且至少持有的是Number，那么list可以是List<Integer>，也可以是List<Double>，也可以是List<Float>，编译器能知道它具体是哪种类型吗？不能，既然不知道具体的类型，怎么往里面添加数据呢！比如上面的代码，往里面添加了Integer，但是如果传递进来的是List<Double>，岂不是出错了！所以为了安全，编译器拒绝一切值插进去（null除外，因为对null对任何类型而言都是合法的）。

下界通配符

Java又重用了super关键自，? super Number表示的是Number或者Number的父类，这样Number就是下界了，比如List<? super Number>表示它的类型是Number的父类，所以它可以持有Number和Number的子类，Number是下界。

public void f(List<? super Number> list)  {
    //compile error
   Number num = list.get(0);
   list.add(1);//ok
   list.add(1.1);//ok
}

在上面的代码中，编译器能获知的信息是List<T>，T是Number或者Number的父类，但是到底是什么，它不知道，List<Number>是合法的，List<Object>也是合法的，所以通过list.get()获得类型信息就被擦除到了Object类型。但是编译器知道它至少可以持有Number和它的子类，所以往里面添加Number的子类是安全的。但是往里面添加Object类型的数据则是不安全的，因为有可能list是List<Number>。

转载请注明：喻红叶《泛型-通配符的使用》