泛型，繼承和子類

如你所知，只要類型兼容，就可以將一種類型的對(duì)象分配給另一種類型的對(duì)象。例如，你可以指定一個(gè)整數(shù)一個(gè)對(duì)象，因?yàn)閷?duì)象是一個(gè)整數(shù)的超類型：

Object someObject = new Object（）;
Integer someInteger = new Integer（10）;
someObject = someInteger; // 好

在面向?qū)ο蟮男g(shù)語(yǔ)中，這被稱為“是一種”關(guān)系。由于Integer 是一種Object，因此允許賦值。但是Integer也是一種Number，所以下面的代碼也是有效的：

public void someMethod（Number n）{/ * ... * /}
someMethod（new Integer（10））; // 好
someMethod（new Double（10.1））; // 好

泛型也是如此。您可以執(zhí)行泛型類型調(diào)用，將Number作為其類型參數(shù)傳遞，如果參數(shù)與Number兼容，則允許任何后續(xù)的add調(diào)用：

Box <Number> box = new Box <Number>（）;
box.add（new Integer（10））; // 好
box.add（new Double（10.1））; // 好

現(xiàn)在考慮以下方法：

public void boxTest（Box <Number> n）{/ * ... * /}

它接受什么類型的論據(jù)？通過(guò)查看其簽名，您可以看到它接受一個(gè)類型為Box<Number>的參數(shù)。但是，這是什么意思？您是否可以按照您的預(yù)期傳遞Box<Integer>或Box<Double>？答案是“否”，因?yàn)锽ox<Integer>和Box<Double>不是Box<Number>的子類型。

這是在使用泛型編程時(shí)一個(gè)常見的誤解，也是一個(gè)需要學(xué)習(xí)的重要概念。

Box<Integer>不是Box<Number>的子類型，即使Integer是Number的子類型。

注意：給定兩個(gè)具體類型 A 和 B（例如，Number和Integer），MyClass<A> 與 MyClass<B>無(wú)關(guān)，無(wú)論 A 和 B 是否相關(guān)。MyClass<A> 和 MyClass<B> 的公共父是Object。

有關(guān)如何在類型參數(shù)相關(guān)時(shí)在兩個(gè)泛型類之間創(chuàng)建類似子類型關(guān)系的信息，請(qǐng)參閱下面的通配符和子類型一節(jié)。

泛型類和子類型化

您可以通過(guò)擴(kuò)展(extends)泛型類或?qū)崿F(xiàn)(implements)泛型接口來(lái)對(duì)其進(jìn)行子類型化。一個(gè)類或接口的類型參數(shù)與另一個(gè)類或接口的類型參數(shù)之間的關(guān)系由extends和implements子句確定。

使用Collections類作為示例，ArrayList<E> 實(shí)現(xiàn) List<E>，List<E> 擴(kuò)展Collection<E>。所以 ArrayList<String>是List<String>的子類型，它是Collection<String>的子類型。只要不改變類型參數(shù)，就會(huì)在類型之間保留子類型關(guān)系。

顯示Collection層次結(jié)構(gòu)示例的圖表：ArrayList<String>是 List<String>的子類型，二者都是Collection<String>的子類型。

現(xiàn)在假設(shè)我們想要定義我們自己的列表接口PayloadList，它將可選值泛型類型參數(shù)P的與每個(gè)元素相關(guān)聯(lián)。它的聲明可能如下：

interface PayloadList<E,P> extends List<E> {
void setPayload(int index, P val);
...
}

PayloadList的以下參數(shù)化是List<String>的子類型：

PayloadList<String,String>
PayloadList<String,Integer>
PayloadList<String,Exception>

PayLoadList層次結(jié)構(gòu)的示意圖：PayloadList<String，String>是List<String>的子類型，它是Collection<String>的子類型。 在PayloadList<String，String>的相同級(jí)別是PayloadList <String，Integer>和PayloadList<String，Exceptions>。

通配符和子類型

如 泛型，繼承和子類一節(jié)中所述，泛型類之間或接口之間幾乎并不因它們的類型參數(shù)而相關(guān)。但是，您可以使用通配符在泛型類或接口之間創(chuàng)建關(guān)系。

給定以下兩個(gè)常規(guī)（非泛型）類：

class A { /* ... */ }
class B extends A { /* ... */ }

編寫以下代碼是合理的：

B b = new B（）;
A a = b;

此示例顯示常規(guī)類的繼承遵循此子類型規(guī)則：如果B擴(kuò)展A，則類B是類A的子類型。此規(guī)則不適用于泛型類型：

List<B> lb = new ArrayList<>();
List<A> la = lb; //編譯時(shí)錯(cuò)誤

鑒于Integer是Number的子類型，List<Integer> 和 List<Number> 之間的關(guān)系是什么？

盡管Integer是Number的子類型，但List<Integer>不是List<Number>的子類型，實(shí)際上，這兩種類型不相關(guān)。List<Number>和 List<Integer> 的公共父是 List<?>。

上界(extends)的通配符與下界(super)通配符

為了在這些類之間創(chuàng)建關(guān)系以便代碼可以通過(guò) List<Integer> 的元素訪問(wèn)Number的方法，請(qǐng)使用上界的通配符：

List<? extends Integer> intList = new ArrayList<>();
List<? extends Number> numList = intList; // OK, List<？extends Integer>是 List< ? extends Number>的子類型

因?yàn)镮nteger是Number的子類型，而numList是Number對(duì)象的列表，所以intList（是一個(gè)Integer對(duì)象列表）和numList之間現(xiàn)在存在關(guān)系。下圖顯示了使用上限和下限通配符聲明的多個(gè) List 類之間的關(guān)系。

通配符使用指南

學(xué)習(xí)使用泛型編程時(shí)，更令人困惑的一個(gè)方面是確定何時(shí)使用上限有界通配符以及何時(shí)使用下限有界通配符。本文提供一些設(shè)計(jì)代碼時(shí)要遵循的一些準(zhǔn)則。

為討論方便，認(rèn)為變量具備兩個(gè)功能：

一個(gè)“In”變量

“in”變量向代碼提供數(shù)據(jù)。想象一下帶有兩個(gè)參數(shù)的復(fù)制方法：copy（src，dest）。該SRC參數(shù)提供的數(shù)據(jù)被復(fù)制，因此它是“in”參數(shù)。

一個(gè)“Out”變量
“out”變量保存數(shù)據(jù)以供其他地方使用。在復(fù)制示例中，copy（src，dest），dest參數(shù)接受數(shù)據(jù)，因此它是“out”參數(shù)。

當(dāng)然，一些變量既用于“in”又用于“out”目的 - 這種情況也在本文中也用到了。

在決定是否使用通配符以及適合使用哪種類型的通配符時(shí)，可以使用“in”和“out”原則。以下列表提供了遵循的準(zhǔn)則：

通配符指南：

• 使用extends關(guān)鍵字, 定義帶有上界通配符的“in”變量。
• 使用super關(guān)鍵字，使用下界通配符定義“out”變量。
• 在可以使用Object類中定義的方法訪問(wèn)“in”變量的情況下，使用無(wú)界通配符。
• 在代碼需要作為“in”和“out”變量訪問(wèn)變量的情況下，不要使用通配符。

這些指南不適用于方法的返回類型。應(yīng)該避免使用通配符作為返回類型，因?yàn)樗鼜?qiáng)制程序員使用代碼來(lái)處理通配符。

List<? extends ...> 可以被非正式地認(rèn)為是只讀的，但這不是一個(gè)嚴(yán)格的保證。假設(shè)您有以下兩個(gè)類：

class NaturalNumber {
private int i;
public NaturalNumber(int i) { this.i = i; }
// ...
}
class EvenNumber extends NaturalNumber {
public EvenNumber(int i) { super(i); }
// ...
}

請(qǐng)考慮以下代碼：

List<EvenNumber> le = new ArrayList<>();
List<? extends NaturalNumber> ln = le;
ln.add(new NaturalNumber(35)); // compile-time error //編譯時(shí)錯(cuò)誤

因?yàn)長(zhǎng)ist<EvenNumber>是List<? extends NaturalNumber>，您可以賦值le給ln。但是你不能使用ln將自然數(shù)添加到偶數(shù)列表中。列表中的以下操作是可能的：

• 您可以添加null。
• 你可以調(diào)用清除。
• 您可以獲取迭代器并調(diào)用remove。
• 您可以捕獲通配符并寫入從列表中讀取的元素。

你可以看到List<? extends NaturalNumber>在嚴(yán)格意義上不是只讀的，但您可能會(huì)這樣想，因?yàn)槟鸁o(wú)法存儲(chǔ)新元素或更改列表中的現(xiàn)有元素。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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