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[Java教程]Java泛型内各种参数的异同


  先说下本篇随笔主要涉及到的东西(参考Java编程思想一书):  

    1、说明 List<Fruit> 与 List<Apple> 之间为什么是非继承关系。

    2、由 1 引出的问题说明 List<? extends Fruit> 存在的必要性。

    3、说明 List<? super Fruit> 与 List<? extends Fruit> 的区别及 List<? super Fruit> 存在的必要性。

    4、说明 <? extends Fruit> 与 <T extends Fruit> 区别。

    5、说明 原生List 与 List<?> 区别。

    6、解释自限定泛型 class SelfBound<T extends SelfBound<T>>{ }。

    

    下面将会用到的三个有继承关系的类:

    

class Fruit {}class Apple extends Fruit {}class Orange extends Fruit{}

 

  一、 List<Fruit> 与 List<Apple> 之间为什么是非继承关系。

    我认为以下两个原因可以解释这个问题:

    1、Java中泛型是后来引入的特性,为了兼容之前的代码,泛型是存在擦除机制的,List<Fruit> 与 List<Apple> 在擦除后的class中均为List,并不存在继承关系。

    2、从逻辑上解释不能有继承关系的原因:

      

1     public void test(List<Fruit> list) {2       list.add(new Orange());3     }  

      在上面的代码中,test方法接收一个List<Fruit> 类型的list,并在此list 中插入了一个Orange对象,这个方法是没有任何问题的。现在假设List<Fruit> 与 List<Apple> 间存在继承关系,那么此方法可以接收一个List<Apple> 类型的list 参数作为方法的参数,然而之后在方法中就会在一个声明是List<Apple> 的list 中插入一个 Orange 对象,这显然是不符合逻辑的。所以 List<Fruit> 与 List<Apple> 之间应该是非继承关系。

 

  二、 List<? extends Fruit> 存在的必要性。

      由一的介绍我们可以知道 test 方法只能只能接受 List<Fruit> 而不能接受 List<Apple> 类型的 list, 现在我想写一个方法,既能接受List<Fruit> 又能接收 List<Apple> 类型的 List,应该怎么做呢? 这时就要用到 List<? extends Fruit> 来实现这个功能了。

      List<? extends Fruit> 表示此 list持有的对象类型是 Fruit 或者从 Fruit 导出的类型(Apple 或者 Orange),相当于为 List 持有的对象类型规定了一个上界。 

      我们只需将上面的test 方法改为 :

     

 1 public class TestGen { 2    3   public void test(List<? extends Fruit> list) { 4     /*由于传入的参数是 List<? extends Fruit> 参数的list,这个list是不能进行add 操作的。 5     list.add(new Fruit()); 6     list.add(new Orange()); 7     list.add(new Apple());*/ 8   } 9   10   public static void main(String[] args) {11     12     List<Apple> list = new ArrayList<Apple>();13     List<Orange> list1 = new ArrayList<Orange>();14     List<Fruit> list2 = new ArrayList<Fruit>();15     16     TestGen tg = new TestGen();17     18      tg.test(list);19      tg.test(list1);20      tg.test(list2);21     22   }23 }

      现在test 方法里的参数 变为了 List<? extends Fruit> list, 在 main 方法里可以看到此方法可以接受 List<Apple>,List<orange>,List<Fruit>多种类型的 list,实现了我们想要的功能。

      但是在上述代码的 test 方法当中我们也可以看到,作为参数传入的 list 是不能进行 add 操作的,无论 add 的是什么类型,这是为什么呢?

      原来由于传入的 List 类型是 List<? extends Fruit> list, 在JDK源码中可以看到 List的 add 方法的泛型参数就变为了 <? extends Fruit>,编译器并不能了解这里需要 add 的是哪个具体子类型,因此它

    不会接受任何类型的Fruit,编译器将直接拒绝对参数列表中涉及通配符的方法的调用。

      那么我们怎么才能做到向含有通配符的泛型限制的list 中做插入操作呢? 这时我们就要用到 <? super Fruit>参数。

 

  三、List<? super Fruit> 与 List<? extends Fruit> 的区别及 List<? super Fruit> 存在的必要性。

      由二可知, 要想向含有通配符的泛型限制的list 中做插入操作, 此泛型限制必须为  <? super someClass>。 前面已经说到,List<? extends Fruit> 为此List 可以持有的对象类型规定了一个上

    界,即持有的对象只能为 Fruit 或 Fruit 的子类型。 相应地, List<? super Fruit> 则为 List 可以持有的对象类型规定了一个下界,即持有的对象只能为 Fruit 或 Fruit 的超类。

      因此若将 test 方法改为下面这样,则 add 操作可以进行。

      

1   public void test(List<? super Fruit> list) {2     list.add(new Fruit());3     list.add(new Orange());4     list.add(new Apple());5   }  

 

      因为我们可以确定 传入 test 方法的参数至少也是一个 持有 Fruit 类型的 List,所以我们向此 list 中加入 Fruit 及Fruit 的子类型的对象是没有任何问题的。

  

  四、<? extends Fruit> 与 <T extends Fruit> 区别。

      两个东西应用的场景是不同的,<T extends Fruit>作用于方法或者类上,而 <? extends Fruit> 则不可以。下面举例说明。

      

 1 public class TestGen<T extends Fruit> { 2   private T value; 3    4   public TestGen(T value) { 5     this.value = value; 6   } 7    8   public T getValue() { 9     return value;10   }11 12   public void setValue(T value) {13     this.value = value;14   }15   16   public <E extends Fruit> void test1(E e) {17     System.out.println(e.getClass().getName());18   }19   20   public static void main(String[] args) {21     22     TestGen<? extends Fruit> tg = new TestGen<Fruit>(new Fruit());23     //由于 setValue 方法参数列表中涉及通配符(setValue方法中的 T 相当于 ? extends Fruit),setValue方法不能调用。24     //tg.setValue(new Fruit()); 25     26     tg.test1(new Fruit());27     //tg.test1(new Object()); Object并不是Fruit的子类型,并不能作为参数传入test1方法。28   }29 }

      在代码中可以看到,类上的限定 <T extends Fruit> 及方法上的限定 <E extends Fruit> 使得类和方法能接受的类型均为 Fruit 及 Fruit 的子类型。

 

  五、原生List 与 List<?> 区别。

    无界通配符 ? 与 原生类型看似好像是等价的,但无界通配符可以有以下含义:“我是想用Java的泛型来编写这段代码,我在这里并不是要用原生类型,但是在当前这种情况下,泛型参数可以持有任何类型”。

    使用无界通配符的  List<?> 要比 原生 List 要安全些。 在原生 list 中,我们可以随意进行插入操作,可以向同一个 list 中既插入 object 对象,又插入 Fruit,Apple 对象,而 List<?> 是不允许进行 add 操作的。 

 

  六、解释自限定泛型 class A<T extends A<T>>{ }。

    在 Java 泛型中,这算是一种经常出现的惯用法,这种用法意味着 基类 (这里的类A) 使用其导出类代替其参数,泛型基类变成了一种其所有导出类的公共公能的模板,但是这些功能对于其所有参数和返回值,将使用导出类型。

   下面举例说明。

    

 1 class A <T extends A<T>> { 2   void set(T arg) { 3     System.out.println("in A"); 4   } 5 } 6 //泛型基类变成了一种其所有导出类的公共公能的模板 7 //导出类B和C均可调用基类的set方法,且只接受导出类对应的类型 8 class B extends A<B> { 9   10 }11 class C extends A<C> {12   13 }14 public class TestGen {15   void test2(B b1, B b2, C c1, A a1) {16     b1.set(b2);17     //使用自限定泛型时,在导出类中调用的set方法只接受对应的导出类型,不接受基类型和其他的导出类型18     //b1.set(c1); 不接受其他的导出类型19     //b1.set(a1); 不接受基类型,编译器不能识别将类型传递给set的尝试,因为没有任何方法有这样的20     //签名,实际上,这个参数已经被覆盖21   }22 }