好好调戏 Java 范型中的通配符以及边界限定规则

通配符 ? 与 T 的区别

T：作用于模版上，用于将数据类型进行参数化，不能用于实例化对象。
?：在实例化对象的时候，不确定泛型参数的具体类型时，可以使用通配符进行对象定义。（有点像 C++ 的 auto、C 语言的 void * 指针）

<T> 等同于 <T extends Object>
<?> 等同于 <? extends Object>

<? super MyClass>

以 set 的角度去看待。

MyClass 是我们知道的提示（一个边界）：

• 不允许调用 get 方法获得 MyClass 的引用（这里是指 MyClass 的 get/set 方法）
  • 因为你不知道用什么去「接收/容纳」这个 ? super MyClass（不能确定上界），只能用 Object。

    Object abc = <? super MyClass>.get();

• 允许调用 set 方法传入 MyClass 的引用
  • 因为 <? super MyClass> 表示的类对象不是 MyClass，就是它的父亲。（作为「左值」）

    <? super MyClass>.set(XXX); // XXX 可以是 MyClass，或者它的子类

当使用 <? super MyClass> 的时候，表明未知类的继承结构处于 Object 和 MyClass 之间，这时编译器只能确定任何返回该未知类型的方法，返回的变量都是 Object 的子类，所以返回的类型就只能确定为 Object，比如 getter 方法。（函数返回的时候，或者赋值给左边的值的时候）

此外，set 的情况还包括使用该未知类型作为参数的方法，该参数一定是 MyClass 或者其父类，所以可以传递 MyClass 及其子类进去。

例子：

public class Collections {
  // 把 src 的每个元素复制到 dest 中
  public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {
    for (int i = 0; i < src.size(); i++) {
      T t = src.get(i);
      dest.add(t);
    }
  }
} // 这样就可以 copy List<Integer> to List<Number>

<? extends MyClass>

以 get 的角度去看待。

MyClass 是我们知道的提示（一个边界）：

• 允许调用 get 方法获得 MyClass 的引用

  MyClass clz = <? extends MyClass>.get();  // 因为我们知道 MyClass 是上界

• 不允许调用 set 方法传入 MyClass 的引用

  <? extends MyClass>.set(XXX);  // 但我们不知道下界是什么，只能取个极限 null（XXX = null）

使用 <? extends MyClass> 的时候，未知类型一定是 MyClass 的子类，但向下延伸到无穷尽，无法判断。所以返回未知类型的方法的返回类型有一个上界，就是 MyClass，即返回类型确定为 MyClass。但是使用未知类型的方法，因为向下继承无限延伸，无法判断下界，所以不能使用该方法。

<?> 通配符

使用 <?> 的时候，可以当作 <? extends Object>，即上界是 Object。

可以使用 get 方法：

Object abc = <? extends Object>.get();

不可以使用 set 方法（或者只能 set null）：

<? extends Object>.set(XXX);  // 无法推断 ? 的下界，所以也无法确定 XXX 的上界。

注意：Pair<?> 和 Pair 不同（不要想当然以为 Pair<?> 可以被放入任何东西！）

• Pair<?> 相当于 Pair<? extends Object>
• Pair<Object> 可以调用 set 方法放入任何东西

例子：

public class Pair<T> { ... }
public class PairHelper {
  static boolean isNull(Pair<?> p) {
    return p.getFirst() == null || p.getLast() == null;
  }
}

无限定通配符 <?> 很少使用，可以用 <T> 替换它：

其它快速判断的方法

get-put principle

选择限定通配符时的快速判断方法（get-put principle）：

• Use an extends wildcard when you only get values out of a structure.
• Use a super wildcard when you only put values into a structure.
• Don't use a wildcard when you do both.

PECS

PECS（Producer，Extends，Consumer，Super）来源于 Effective Java。

• Producer（extends）

  这里是生产者的意思。当你要从某个参数中获取某个类型的数据，那么应该声明这个参数类型为 <? extends T>。比如，List<? extends Number> list 表明 list 是一个生产者，你可以从其中取出 Number 对象（或者其实是子类，但是你不一定知道）。
  （等同于 get values）

• Consumer（super）

  这里是消费者的意思。当某个参数将要消费（使用）到某个类型的数据，那么应该声明这个参数类型为 <? super T>。比如，Collection<? super E> collect 表明 collect 可以消费（使用）或者被放入类型为 E（甚至是子类）的数据。

• 既要生产又要消费，那就不要使用通配符了。

参考

• 一图看懂Java泛型通配符
• Java泛型三：通配符详解 extends super
• Java泛型 - 通配符以及原始类型(Raw Type)