java泛型詳解

1. extends與super

extends關鍵字限制了泛型類可使用的泛型參數類型的上限（Upper Bound）

super關鍵字限制了泛型類可使用的泛型參數類型的下限（Lower Bound）

先定義幾個簡單的Class

    class Food {
    }

    class Fruit extends Food {
    }

    class Meat extends Food {
    }

    class Apple extends Fruit {
    }

    class Orange extends Fruit {
    }

    class Pork extends Meat {

    }

    class Beef extends Meat {

    }

extends解析

直接賦值的限制

以泛型類List爲例，若是咱們聲明下面這樣的一個List

        List<? extends Fruit> fruitList;

那麼後續給這個fruitList賦值時，這個值容許使用的泛型參數的上限就是Fruit，也就是Fruit或者Fruit的子類。因此下面的代碼是能夠編譯經過的

        fruitList = new ArrayList<Apple>();
        fruitList = new ArrayList<Orange>();    

下面的代碼則會引起編譯失敗

        fruitList = new ArrayList<Food>();//Food不是Fruit的子類，編譯失敗

泛型方法參數的限制

在上面的例子中，fruitList的含有泛型參數的方法，例如add，是受到極大的限制的：

        fruitList.add(new Object());//編譯錯誤
        fruitList.add(new Food());//編譯錯誤
        fruitList.add(new Fruit());//編譯錯誤
        fruitList.add(new Apple());//編譯錯誤
        fruitList.add(null);//編譯經過

能夠發現，除了不帶有Class類型信息的null，任何Class（甚至包括Object）的實例，都不能做爲add方法的泛型參數，這是爲何呢？

由於extends關鍵字只是限制了泛型類可使用的泛型參數的上限，編譯器並不知道fruitList實際指向的實例使用的泛型參數具體是什麼，多是Fruit，也多是Apple或者Orange。

這句話不太好理解，可是若是把fruitList直接替換成已經正確設置了泛型參數的泛型類的實例，而後調用泛型方法，可能會比較好懂。

例如在泛型參數爲Orange時，上面的代碼能夠轉換爲下面的形式：

        new ArrayList<Orange>().add(new Object());//編譯錯誤
        new ArrayList<Orange>().add(new Food());//編譯錯誤
        new ArrayList<Orange>().add(new Fruit());//編譯錯誤
        new ArrayList<Orange>().add(new Apple());//編譯錯誤
        new ArrayList<Orange>().add(null);//編譯經過

也就是說，編譯器採用了很是保守的策略來確保類型安全（只容許發生隱式的從子類向父類的類型轉換）。

泛型方法返回值的限制

在上面的例子中，因爲能夠肯定fruitList對應的實例使用的泛型參數必然是Fruit或者Fruit的子類，因此若是有方法的返回值是泛型參數，那麼能夠肯定這個返回值必然也是Fruit或者Fruit的子類了

        Fruit fruit = fruitList.get(0);

上面這行代碼是IDEA的自動補全返回值類型的效果。

super解析

直接賦值的限制

以泛型類List爲例，若是咱們聲明下面這樣的一個List

        List<? super Fruit> fruitList;

那麼後續給這個fruitList賦值時，這個值容許使用的泛型參數的下限就是Fruit，也就是Fruit或者Fruit的父類。因此下面的代碼是能夠編譯經過的

        fruitList = new ArrayList<Fruit>();//編譯經過
        fruitList = new ArrayList<Food>();//編譯經過

而下面的代碼則會引起編譯失敗

        fruitList = new ArrayList<Apple>();//編譯錯誤

泛型方法參數的限制

在上面的例子中，fruitList的含有泛型參數的方法，例如add，也受到了必定的限制：

        fruitList.add(new Object());//編譯錯誤
        fruitList.add(new Food());//編譯錯誤
        fruitList.add(new Fruit());//編譯經過
        fruitList.add(new Apple());//編譯經過
        fruitList.add(null);//編譯經過

能夠發現，只容許使用Fruit或者Fruit的子類的實例做爲參數，這又是爲啥呢？

由於super關鍵字是限制了泛型類可使用的泛型參數的下限，泛型參數不管是什麼，都必然是Fruit或者Fruit的父類，這必然也是Fruit的子類的父類了。

因此只要給泛型方法傳入Fruit或者Fruit子類的實例做爲參數，最多隻會引起隱式類型轉換，不會致使異常。

以泛型參數爲Food爲例，把上面的代碼轉換一下：

        new ArrayList<Food>().add(new Object());//編譯錯誤
        new ArrayList<Food>().add(new Food());//編譯經過，可是若是換另一種父類就出錯了
        new ArrayList<Food>().add(new Fruit());//編譯經過
        new ArrayList<Food>().add(new Apple());//編譯經過
        new ArrayList<Food>().add(null);//編譯經過

這也是編譯器爲了確保類型安全做出的努力

泛型方法返回值的限制

在上面的例子中，因爲沒法肯定fruitList對應的實例使用的泛型參數究竟是什麼玩意（多是Fruit，也多是Food，甚至多是Object），因此只能用萬能的Object做爲返回值類型了：

        Object object = fruitList.get(0);

上面這行代碼是IDEA的自動補全返回值類型的效果。

PECS法則

Producer->extends    Consumer->super

若是你但願某個泛型類只能生產（方法有泛型返回值）受限定的元素（Producer），那麼就該用extends關鍵字來作限定

若是你但願某個泛型類只能消費（方法有泛型參數）受限定的元素（Consumer），那麼就該用super關鍵字來作限定

小結

extends和super的限定初看很是難懂，可是若是把泛型類的泛型參數試着實例化而且展開一下，就好理解多了。

這些奇怪的限制，主要是爲了在任何狀況下都能保證類型安全（只發生隱式的子類向父類的轉換）

 

參考資料

Java泛型中<？ extends E>和<？ super E>的區別