java泛型(二)? super T 和 ? extends T 消费者和生产者

时间:2021-01-15 19:26:32

经常发现有List<? super T>、Set<? extends T>的声明,是什么意思呢?<? super T>表示包括T在内的任何T的父类,<? extends T>表示包括T在内的任何T的子类,下面我们详细分析一下两种通配符具体的区别。

extends
List<? extends Number> foo3的通配符声明,意味着以下的赋值是合法的:

// Number "extends" Number (in this context)
List<? extends Number> foo3 = new ArrayList<? extends Number>();

// Integer extends Number

List<? extends Number> foo3 = new ArrayList<? extends Integer>();

// Double extends Number
List<? extends Number> foo3 = new ArrayList<? extends Double>();

读取操作通过以上给定的赋值语句,你一定能从foo3列表中读取到的元素的类型是什么呢?你可以读取到Number,因为以上的列表要么包含Number元素,要么包含Number的类元素。
你不能保证读取到Integer,因为foo3可能指向的是List<Double>。
你不能保证读取到Double,因为foo3可能指向的是List<Integer>。
写入操作过以上给定的赋值语句,你能把一个什么类型的元素合法地插入到foo3中呢?
你不能插入一个Integer元素,因为foo3可能指向List<Double>。
你不能插入一个Double元素,因为foo3可能指向List<Integer>。
你不能插入一个Number元素,因为foo3可能指向List<Integer>。
你不能往List<? extends T>中插入任何类型的对象,因为你不能保证列表实际指向的类型是什么,你并不能保证列表中实际存储什么类型的对象。唯一可以保证的是,你可以从中读取到T或者T的子类。


super
现在考虑一下List<? super T>。
List<? super Integer> foo3的通配符声明,意味着以下赋值是合法的:

// Integer is a "superclass" of Integer (in this context)

List<? super Integer> foo3 = new ArrayList<Integer>();

// Number is a superclass of Integer

List<? super Integer> foo3 = new ArrayList<Number>();

// Object is a superclass of Integer

List<? super Integer> foo3 = new ArrayList<Object>();

读取操作通过以上给定的赋值语句,你一定能从foo3列表中读取到的元素的类型是什么呢?你不能保证读取到Integer,因为foo3可能指向List<Number>或者List<Object>。
你不能保证读取到Number,因为foo3可能指向List<Object>。
唯一可以保证的是,你可以读取到Object或者Object子类的对象(你并不知道具体的子类是什么)。
写入操作通过以上给定的赋值语句,你能把一个什么类型的元素合法地插入到foo3中呢?你可以插入Integer对象,因为上述声明的列表都支持Integer。
你可以插入Integer的子类的对象,因为Integer的子类同时也是Integer,原因同上。
你不能插入Double对象,因为foo3可能指向ArrayList<Integer>。
你不能插入Number对象,因为foo3可能指向ArrayList<Integer>。
你不能插入Object对象,因为foo3可能指向ArrayList<Integer>。


PECS
请记住PECS原则:生产者(Producer)使用extends,消费者(Consumer)使用super。
生产者使用extends
如果你需要一个列表提供T类型的元素(即你想从列表中读取T类型的元素),你需要把这个列表声明成<? extends T>,比如List<? extends Integer>,因此你不能往该列表中添加任何元素。

消费者使用super
如果需要一个列表使用T类型的元素(即你想把T类型的元素加入到列表中),你需要把这个列表声明成<? super T>,比如List<? super Integer>,因此你不能保证从中读取到的元素的类型。

即是生产者,也是消费者
如果一个列表即要生产,又要消费,你不能使用泛型通配符声明列表,比如List<Integer>。

例子
请参考java.util.Collections里的copy方法(JDK1.7):

/**
* Copies all of the elements from one list into another. After the
* operation, the index of each copied element in the destination list
* will be identical to its index in the source list. The destination
* list must be at least as long as the source list. If it is longer, the
* remaining elements in the destination list are unaffected. <p>
*
* This method runs in linear time.
*
* @param dest The destination list.
* @param src The source list.
* @throws IndexOutOfBoundsException if the destination list is too small
* to contain the entire source List.
* @throws UnsupportedOperationException if the destination list's
* list-iterator does not support the <tt>set</tt> operation.
*/
public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {
int srcSize = src.size();
if (srcSize > dest.size())
throw new IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest");

if (srcSize < COPY_THRESHOLD ||
(src instanceof RandomAccess && dest instanceof RandomAccess)) {
for (int i=0; i<srcSize; i++)
dest.set(i, src.get(i));
} else {
ListIterator<? super T> di=dest.listIterator();
ListIterator<? extends T> si=src.listIterator();
for (int i=0; i<srcSize; i++) {
di.next();
di.set(si.next());
}
}
}


这个方法要求src类型必须是dest类型的子类或本身。

我们可以从Java开发团队的代码中获得到一些启发,copy方法中使用到了PECS原则,实现了对参数的保护。