一个java开发者在其开发的生涯中, 难免会写这样的代码
List<Son> ss = new ArrayList<>();
// 父类对象的集合引用子类对象的集合
List<Father> fs = ss;
也许你更多的遇到的是一个方法参数是
List<Father>
, 但是你传入了一个List<Son>
进去, 但是无所谓了, 上面只是一个示例
然后编辑器就会爆红, 编译的时候也会抛出异常.
但是如果我们将代码写成下面的样子
List<? extends Son> ss = new ArrayList<>();
// 父类对象的集合引用子类对象的集合
List<? extends Father> fs = ss;
然后就发现, 编译正常通过, 运行也正常, 但是在我们在调用add()
方法, 往里面加对象时却发现, 编译器再次爆红
List<? extends Son> ss = new ArrayList<>();
// 父类对象的集合引用子类对象的集合
List<? extends Father> fs = ss;
// 编译不通过, 爆红
fs.add(new Father())
然后我们就特别不理解为什么会这样!
当我们上网查找原因时, 无非就是搜到
向上转型是安全的,向下转型是不安全的,除非你知道List中的真实类型,否则向下转型就会报错
T
和 ? extends T
和 ? super T
的区别.Remember PECS: “Producer Extends, Consumer Super”.
“Producer Extends” - If you need a List to produce T values (you want to read Ts from the list), you need to declare it with ? extends T, e.g. List<? extends Integer>. But you cannot add to this list.
“Consumer Super” - If you need a List to consume T values (you want to write Ts into the list), you need to declare it with ? super T, e.g. List<? super Integer>. But there are no guarantees what type of object you may read from this list.
If you need to both read from and write to a list, you need to declare it exactly with no wildcards, e.g. List.
老实说, 看了上面的乱起八糟的东西, 我是一脸懵逼, 最终捣鼓研究之后才明白, 哦! 原来是这种情况.
虽然这个设计理念很合理, 但是对于开发者学习来讲, 特别不友好, 我觉得很多人初学这些概念的时候也和我一样都是一脸懵逼的状态.
为了方便大家的理解, 我们站在设计者的角度上去考虑这样设计的缘由.
T
和? extends T
先来一个接口Fruit
, 两个类 Apple
和 Pair
都是 Fruit
的实现类.
interface Fruit {
}
class Apple implements Fruit {
}
class Pair implements Fruit {
}
我们都知道苹果是一个水果, 那么一箱苹果也是一箱水果
那么我们可以很自然的在java中这样设计;
因为苹果是一个水果
Apple apple = new Apple();
Fruit fruit = apple;
所以一箱苹果也是一箱水果
List<Apple> apples = new ArrayList<Apple>();
List<Fruit> fruits = (List<Fruit>) apples; // 假设这个是对的
可是这里就出现了一个问题
List<Apple> apples = new ArrayList<Apple>();
我们需要把它看成两部分.
等号后面new ArrayList<Apple>()
这是一个苹果篮子的实例对象, 它只能够放苹果, 不能够往里面加梨.
等号前面是它的引用, 当这个苹果篮子的实例对象被List<Apple>
类型引用时, 我们可以正常使用它, 我们可以通过add()方法往里面加苹果, 不能够往里面加梨.
但是当这个苹果篮子的实例对象被List<Fruit>
类型引用时, 我们就可以往里面放Fruit
, 那么我们既可以往里面放苹果, 也可以放梨.
然后就造成了一个设计上的bug, 我们往一个只能够放苹果的篮子里面放入了梨.
public void test1() {
// 水果篮子, 不仅可以放苹果, 还可以放梨
List<Fruit> fruits = new ArrayList<>();
// 一篮水果, 只能放苹果
List<Apple> apples = new ArrayList<>();
// 苹果是一个水果, 但是一箱苹果不是一箱水果
// 当你把一篮苹果看成一篮水果, 那么这篮子水果里面岂不是可以放梨
List<Fruit> fruitList = (List<Fruit>) apples; // 编译错误
}
那么这样设计肯定是不行的, 它有一个冲突
苹果是一个水果, 那么一箱苹果也是一箱水果
, 这个是我们的生活常识, 但是java的语言特性让我们不能够将List<Apple>
看成是List<Fruit>
.一箱苹果看作是一箱水果
.为了解决上面的冲突, 单凭一个List<T>
肯定是不够的, 那么我们引入一个List<? extend T>
.
我们可以这样
我们不能直接将List<Apple>
看成是List<Fruit>
,
但是我们可以将List<Apple>
看作是List<? extend Apple>
,
然后再将List<? extend Apple>
看成是List<? extend Fruit>
.
List<Apple> apples = new ArrayList<Apple>();
List<Fruit> fruits = apples; // error
List<? extend Apple> appleTs = apples;
List<? extend Fruit> fruitTs = appleTs;
我们将 List<Fruit>
看作是一个引用, 它引用的就是一箱水果(new ArrayList<Fruit>()
), 没有其他的可能, 因此它里面可以放苹果, 可以放梨, 放桃子.
我们将 List<? extend Fruit>
看作是一个引用, 它引用的可能是一箱只能放苹果的篮子, 也可能是一个只能放水果的篮子,
T
和? super T
interface Fruit {
default void fun1();
}
class Vegetable {
void fun2(){
}
}
class Tomato extends Vegetable implements Fruit {
}
对于一个Fruit
实例对象来讲, 其中只有 fun1()
方法.
但是如果 List<? super Tomato>
中存入的可以看作是 Tomato
, Tomato
既有 fun1()
方法, 也有fun2()
.
但是如果List<? super Tomato>
实际引用的对象是一个List<Vegetable>
, 那么List<? super Tomato>
通过get()
获取到的"Tomato"
对象实际上是一个Vegetable
的实体类, 那么调用"Tomato"
的fun1(), 实际上调用的是Vegetable
中的 fun1()
, 但是 Vegetable
中没有fun1()
, 因此会出现冲突.
List<? super Tomato>
中的实例我们不知道是什么, 但是只要是实例, 那么就是一个Object
因此<? super T>,set()方法正常,但get()只能存放Object对象里
List<Fruit> fruits = new ArrayList<>();
List<? super Tomato> list = fruits;
list.get(0).fun2(); // 获取到的是Fruit实例, 但是Fruit里面没有fun2()函数
List<T>
之间是不能相互引用转换的(List<Fruit>
和 List<Apple>
不能相互转换).
为了使集合模板相互转换, 我们可以先将 List<T>
变成 List<? extends T>
或 List<? super T>
, 然后进行引用转换.
实际上无论是方法传参还是引用赋值, 你会发现无非就是引用之间的关系转换.
我们抛开对象, 只看引用关系, 用代码表示那么就是下面的样子
interface Fruit {
}
static class Apple implements Fruit {
}
public static void extendsTest(String[] args) {
List<Apple> apples = null;
List<Fruit> fruits = null;
List<? extends Apple> appleExtends = null;
List<? extends Fruit> fruitExtends = null;
// List<Apple> 可以转化为 List<? extends Apple>
appleExtends = apples;
// List<Apple> 可以转化为 List<? extends Fruit>
fruitExtends = apples;
// List<? extends Apple> 可以转化为 List<? extends Fruit>
fruitExtends = appleExtends;
// 可以正常 get
final Apple apple = appleExtends.get(0);
// 添加对象特爆红, 编译不通过
appleExtends.add(new Apple()); // error
}
public static void superTest(String[] args) {
List<Apple> apples = null;
List<Fruit> fruits = null;
List<? super Fruit> fruitSupers = null;
List<? super Apple> appleSupers = null;
// List<Apple> 可以转化为 List<? extends Apple>
appleSupers = apples;
// List<Apple> 可以转化为 List<? extends Fruit>
fruitSupers = fruits;
// List<? extends Apple> 可以转化为 List<? extends Fruit>
appleSupers = fruitSupers;
// 添加对象正常
appleSupers.add(new Apple());
// 获取对象必须使用 Object 引用
final Object object = appleSupers.get(0);
}
转换为图片就是下面的关系
接下来看PECS是不是就很清晰了呢?
Remember PECS: “Producer Extends, Consumer Super”.
“Producer Extends” - If you need a List to produce T values (you want to read Ts from the list), you need to declare it with ? extends T, e.g. List<? extends Integer>. But you cannot add to this list.
“Consumer Super” - If you need a List to consume T values (you want to write Ts into the list), you need to declare it with ? super T, e.g. List<? super Integer>. But there are no guarantees what type of object you may read from this list.
If you need to both read from and write to a list, you need to declare it exactly with no wildcards, e.g. List.
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