学习廖雪峰的JAVA教程---泛型(extends通配符、参数传递、限制)

我们前面已经讲到了泛型的继承关系：Pair<Integer>不是Pair<Number>的子类。

假设我们定义了Pair<T>：

public class Pair<T> { ... }

然后，我们又针对Pair<Number>类型写了一个静态方法，它接收的参数类型是Pair<Number>：

public class PairHelper {
 static int add(Pair<Number> p) {
 Number first = p.getFirst();
 Number last = p.getLast();
 return first.intValue() + last.intValue();
 }
}

上述代码是可以正常编译的。使用的时候，我们传入：

int sum = PairHelper.add(new Pair<Number>(1, 2));

注意：传入的类型是Pair<Number>，实际参数类型是(Integer, Integer)。

既然实际参数是Integer类型，试试传入Pair<Integer>：

public class Main {
 public static void main(String[] args) {
 Pair<Integer> p = new Pair<>(123, 456);
 int n = add(p);
 System.out.println(n);
 }
 static int add(Pair<Number> p) {
 Number first = p.getFirst();
 Number last = p.getLast();
 return first.intValue() + last.intValue();
 }
}
class Pair<T> {
 private T first;
 private T last;
 public Pair(T first, T last) {
 this.first = first;
 this.last = last;
 }
 public T getFirst() {
 return first;
 }
 public T getLast() {
 return last;
 }
}

直接运行，会得到一个编译错误：

incompatible types: Pair<Integer> cannot be converted to Pair<Number>

原因很明显，因为Pair<Integer>不是Pair<Number>的子类，因此，add(Pair<Number>)不接受参数类型Pair<Integer>。

但是从add()方法的代码可知，传入Pair<Integer>是完全符合内部代码的类型规范，因为语句：

Number first = p.getFirst();
Number last = p.getLast();

实际类型是Integer，引用类型是Number，没有问题。问题在于方法参数类型定死了只能传入Pair<Number>。

有没有办法使得方法参数接受Pair<Integer>？办法是有的，这就是使用Pair<? extends Number>使得方法接收所有泛型类型为Number或Number子类的Pair类型。我们把代码改写如下：

public class Main {
 public static void main(String[] args) {
 Pair<Integer> p = new Pair<>(123, 456);
 int n = add(p);
 System.out.println(n);
 }
 static int add(Pair<? extends Number> p) {
 Number first = p.getFirst();
 Number last = p.getLast();
 return first.intValue() + last.intValue();
 }
}
class Pair<T> {
 private T first;
 private T last;
 public Pair(T first, T last) {
 this.first = first;
 this.last = last;
 }
 public T getFirst() {
 return first;
 }
 public T getLast() {
 return last;
 }
}

这样一来，给方法传入Pair<Integer>类型时，它符合参数Pair<? extends Number>类型。这种使用<? extends Number>的泛型定义称之为上界通配符（Upper Bounds Wildcards），即把泛型类型T的上界限定在Number了。

除了可以传入Pair<Integer>类型，我们还可以传入Pair<Double>类型，Pair<BigDecimal>类型等等，因为Double和BigDecimal都是Number的子类。

如果我们考察对Pair<? extends Number>类型调用getFirst()方法，实际的方法签名变成了：

<? extends Number> getFirst();

即返回值是Number或Number的子类，因此，可以安全赋值给Number类型的变量：

Number x = p.getFirst();

然后，我们不可预测实际类型就是Integer，例如，下面的代码是无法通过编译的：

Integer x = p.getFirst();

这是因为实际的返回类型可能是Integer，也可能是Double或者其他类型，编译器只能确定类型一定是Number的子类（包括Number类型本身），但具体类型无法确定。

我们再来考察一下Pair<T>的set方法：

public class Main {
 public static void main(String[] args) {
 Pair<Integer> p = new Pair<>(123, 456);
 int n = add(p);
 System.out.println(n);
 }
 static int add(Pair<? extends Number> p) {
 Number first = p.getFirst();
 Number last = p.getLast();
 p.setFirst(new Integer(first.intValue() + 100));
 p.setLast(new Integer(last.intValue() + 100));
 return p.getFirst().intValue() + p.getFirst().intValue();
 }
}
class Pair<T> {
 private T first;
 private T last;
 public Pair(T first, T last) {
 this.first = first;
 this.last = last;
 }
 public T getFirst() {
 return first;
 }
 public T getLast() {
 return last;
 }
 public void setFirst(T first) {
 this.first = first;
 }
 public void setLast(T last) {
 this.last = last;
 }
}

不出意外，我们会得到一个编译错误：

incompatible types: Integer cannot be converted to CAP#1
where CAP#1 is a fresh type-variable:
 CAP#1 extends Number from capture of ? extends Number

编译错误发生在p.setFirst()传入的参数是Integer类型。有些童鞋会问了，既然p的定义是Pair<? extends Number>，那么setFirst(? extends Number)为什么不能传入Integer？

原因还在于擦拭法。如果我们传入的p是Pair<Double>，显然它满足参数定义Pair<? extends Number>，然而，Pair<Double>的setFirst()显然无法接受Integer类型（get没有问题，set就有可能传入不匹配的类型）。

这就是<? extends Number>通配符的一个重要限制：方法参数签名setFirst(? extends Number)无法传递任何Number类型给setFirst(? extends Number)。

这里唯一的例外是可以给方法参数传入null：

p.setFirst(null); // ok, 但是后面会抛出NullPointerException
p.getFirst().intValue(); // NullPointerException

extends通配符的作用

如果我们考察Java标准库的java.util.List<T>接口，它实现的是一个类似“可变数组”的列表，主要功能包括：

public interface List<T> {
 int size(); // 获取个数
 T get(int index); // 根据索引获取指定元素
 void add(T t); // 添加一个新元素
 void remove(T t); // 删除一个已有元素
}

现在，让我们定义一个方法来处理列表的每个元素：

int sumOfList(List<? extends Integer> list) {
 int sum = 0;
 for (int i=0; i<list.size(); i++) {
 Integer n = list.get(i);
 sum = sum + n;
 }
 return sum;
}

为什么我们定义的方法参数类型是List<? extends Integer>而不是List<Integer>？从方法内部代码看，传入List<? extends Integer>或者List<Integer>是完全一样的，但是，注意到List<? extends Integer>的限制：

• 允许调用get()方法获取Integer的引用；
• 不允许调用set(? extends Integer)方法并传入任何Integer的引用（null除外）。

因此，方法参数类型List<? extends Integer>表明了该方法内部只会读取List的元素，不会修改List的元素（因为无法调用add(? extends Integer)、remove(? extends Integer)这些方法。换句话说，这是一个对参数List<? extends Integer>进行只读的方法（恶意调用set(null)除外）。

使用extends限定T类型

在定义泛型类型Pair<T>的时候，也可以使用extends通配符来限定T的类型：

public class Pair<T extends Number> { ... }

现在，我们只能定义：

Pair<Number> p1 = null;
Pair<Integer> p2 = new Pair<>(1, 2);
Pair<Double> p3 = null;

因为Number、Integer和Double都符合<T extends Number>。

非Number类型将无法通过编译：

Pair<String> p1 = null; // compile error!
Pair<Object> p2 = null; // compile error!

因为String、Object都不符合<T extends Number>，因为它们不是Number类型或Number的子类。

【关键：

1. 因为Pair<Integer>不是Pair<Number>的子类，因此，add(Pair<Number>)不接受参数类型Pair<Integer>
2. <? extends Number>通配符的一个重要限制：方法参数签名setFirst(? extends Number)无法传递任何Number类型给setFirst(? extends Number)
3. 方法参数类型List<? extends Integer>表明了该方法内部只会读取List的元素，不会修改List的元素（因为无法调用add(? extends Integer)、remove(? extends Integer)这些方法。换句话说，这是一个对参数List<? extends Integer>进行只读的方法（恶意调用set(null)除外）
4. 使用extends限定T类型：public class Pair<T extends Number> { ... }
5. static int add(Pair<? extends Number> p) { ------》解决了方法参数类型不是子类类型的传递，但同时也限制了该方法内只能读取p的元素，无法写入

】