Java泛型上下限

前言

Java中支持泛型机制。泛型的本质是参数化类型，即所操作的数据类型被指定为一个参数。

泛型信息只存在于代码编译阶段，在Java的运行期（已经生成字节码文件后）会被擦除掉，专业术语叫做类型擦除。

Java 泛型中的 extends 和 super 是用来限制泛型类型参数的上限和下限的关键字。

T的用法

可以作用在类上

class Test<T> {
    public T function(List<T> data) {
        return data.get(0);
    }
}

Test<String> test = new Test<>(); // 在类初始化时，就已经定死T的类型
test.function(list);

也可以作用在方法上

class Test {
    public <T> T function(List<T> data) {
        return data.get(0);
    }
}

Test test = new Test<>();
test.function(list); // 自动完成类型推断

还可以使用extends限制：T类型为某类型的子类

public <T extends Number> void test(T number) {
    System.out.println(number.intValue());
}

?的用法

<? extends T>：是指 “上界通配符”
<? super T>：是指 “下界通配符”

这两个用法令我们在使用带泛型类型的容器时，能很方便的处理容器内部泛型类型的多态问题

为什么使用

我们为什么要使用通配符和边界呢？我们来看一个例子：

假设我们的继承关系如下：

class Food { }

class Fruit extends Food { }

class Apple extends Fruit { }

现在我们有一个盘子类，可以用来装水果

class Plate<T> {
    private T item;

    public T getItem() {
        return item;
    }

    public void setItem(T item) {
        this.item = item;
    }
}

理论上，我们有一个装水果的盘子，当然也能用来装苹果对吧？然而事实是，Java编译器会报错。即：即使容器里装的东西有继承关系，但容器之间并没有继承关系。

Plate<Fruit> applePlate = new Plate<Apple>(); // 编译器报错

为了让容器的泛型用起来更舒服，<? extends T>和<? super T>应运而生

上界(extends)

<? extends T>：表示只能存放T的子类型（包括T）

Plate<? extends Fruit> plate = new Plate<Apple>();

上界不能往里存，只能往外取（以父类作为类型）

Plate<? extends Fruit> plate = new Plate<Apple>();

plate.setItem(new Fruit()); // 不能往里存

Food item = plate.getItem(); // 可以往外取（以父类作为类型）

原因：
编译器只知道容器内是Fruit或者它的派生类，但具体是什么类型不知道。可能是Fruit？可能是Apple？也可能是Banana？即使编译器在看到后面用Plate赋值以后，盘子里也没有被标上有“Apple”。而是标上一个占位符：CAP#1，来表示捕获一个Food或Food的子类，具体是什么类不知道。无论是想往里插入Apple或者Fruit或者Food编译器都不知道能不能和这个CAP#1匹配，所以就都不允许。
这是为了泛型安全，因为其会在编译期间生成桥接方法<Bridge Methods>该方法中会出现强制转换，若出现多种子类型，则会强制转换失败
虽然不能添加元素，但是其中的元素都有一个共性：有相同的父类。所以可以在获取元素时，统一转化为父类取出。

下界(super)

<? super T>：表示只能存放T的父类型（包括T）

下界能往里存，但往外取只能取Object

Plate<? super Fruit> plate = new Plate<Food>();

plate.setItem(new Fruit());	// 可以存放子类
plate.setItem(new Apple());

Object item = plate.getItem(); // 只能取Object

由于存放的都是T的父类（包括T），添加元素时，只能向其添加T的子类，才能保证转化为T类型时是类型安全的。
但其中的元素类型众多，在获取元素时我们无法判断是哪一种类型，只有所有类的基类Object对象才能装下。

PECS原则

Producer Extends Consumer Super

频繁往外读取内容的，适合用上界extends
经常往里插入的，适合用下界super

方便容器使用

// 只能往外读，读取类型为父类
Plate<? extends Fruit> plate = new Plate<Apple>();
Food item = plate.getItem();

// 只能往里存，存放类型为T的子类。读取只能读为Object
Plate<? super Fruit> plate = new Plate<Food>();
plate.setItem(new Fruit());
plate.setItem(new Apple());
Object item = plate.getItem();

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