泛型擦除

Java的泛型本质上不是真正的泛型,而是利用了类型擦除(type erasure),比如下面的代码就会出现错误:

1
2
3
// 这里会编译错误
public void hello(List<String> list){}
public void hello(List<Integer> list){}

报的错误是:both methods have same erasure

原因是java在编译的时候会把泛型,上面的<String><Integer>都给擦除掉(其实并没有真正的被擦除,javap -l -p -v -c可以看到LocalVariableTypeTable里面有方法参数类型的签名)。

协变与逆变

理解了类型擦除有助于我们理解泛型的协变与逆变,现有几个类如下:

Plant  Fruit  Apple  Banana  Orange

其中Apple、Banana、Orange是Fruit的子类,Fruit是Plant的子类。我们来看下下面的代码:

1
2
3
public static void main(String[] args) {
List<Fruit> list = new ArrayList<Apple>(); //编译错误
}

泛型没有内建的协变类型,无法将List<Fruit>ArrayList<Apple>关联起来,所以在编译阶段就会出现错误。

协变

于是我们可以利用通配符实现泛型的协变:<? extends T>子类通配符;这个通配符定义了?继承自T,可以帮助我们实现向上转换:

1
2
3
public static void main(String[] args) {
List<? extends Fruit> list = new ArrayList<Apple>();
}

这里我们要理解当转换之后list中的数据类型是什么。虽然将Apple类型赋值给了list,但是list的类型是? extends Fruit,把? extends Fruit看成一个整体,我们能确定list的具体类型肯定是Fruit或者Fruit的父类(因为一个类只能有一个直接父类,所以确定了Fruit,那么Fruit的父类则都是可以确定的),而不能确定list的类型是Fruit的子类当中具体的哪一个?(有多个类都继承自Fruit),所以这也就直接导致了一旦使用了<? extends T>向上转换之后,不能再向list中添加任何类型的对象了,这个时候只能选择从list当中get数据而不能add。

1
2
3
4
5
6
7
public static void main(String[] args) {
List<? extends Fruit> list = new ArrayList<Apple>();
list.add(new Apple()); //编译错误
list.add(new Banana()); //编译错误
list.add(new Orange()); //编译错误
list.add(new Fruit()); //编译错误
}

另外还需要注意的是,这个时候从list当中get出来的数据不再是Apple,而是Fruit或者Fruit的父类:

1
2
3
4
5
6
public static void main(String[] args) {
List<? extends Fruit> list = new ArrayList<Apple>();
Fruit fruit = list.get(0);
Plant plant = list.get(0);
Apple apple = list.get(0); //编译错误
}

逆变

逆变则和协变相反,它是向下转换:

1
2
3
4
5
6
public static void main(String[] args) {
List<? super Fruit> list = new ArrayList<Fruit>();
list.add(new Apple());
list.add(new Fruit());
list.add(new Plant()); //编译错误
}

逆变使用通配符? super T(超类通配符),如上面代码,Fruit是Apple的超类,则这个时候对于JVM来说,它能确定list的类型的超类肯定是Apple或者Apple的父类,换言之该类型就是Apple或者Apple的子类,所以和上面的协变一样,既然确定了类型的范围,那么list能够add的类型也就是Apple或者Apple的子类了。

PECS

是指Producer Extends, Consumer Super

总结 ? extends T? super T 通配符的特征,我们可以得出以下结论:

  • 如果你想从一个数据类型里获取数据,使用 ? extends T通配符
  • 如果你想把对象写入一个数据结构里,使用? super T通配符
  • 如果你既想存,又想取,那就别用通配符。