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一文帶你搞懂Java中的泛型和通配符

更新時間：2022年09月06日 14:11:12 作者：JAVA旭陽

泛型機(jī)制在項目中一直都在使用，甚至很多源碼中都用到了泛型機(jī)制。但是里面很多的機(jī)制和特性一直沒有明白，尤其通配符這塊，經(jīng)常忘記。本文對此做了一些總結(jié)，具有一定借鑒價值，希望有所幫助

概述

泛型機(jī)制在項目中一直都在使用，比如在集合中ArrayList<String, String>, Map<String,String>等，不僅如此，很多源碼中都用到了泛型機(jī)制，所以深入學(xué)習(xí)了解泛型相關(guān)機(jī)制對于源碼閱讀以及自己代碼編寫有很大的幫助。但是里面很多的機(jī)制和特性一直沒有明白，特別是通配符這塊，對于通配符上界、下界每次用每次百度，經(jīng)常忘記，這次我就做一個總結(jié)，加深自己的理解。

泛型介紹和使用

泛型在類定義時不會設(shè)置類中的屬性或方法參數(shù)的具體類型，而是在類使用時（創(chuàng)建對象）再進(jìn)行類型的定義。會在編譯期檢查類型是否錯誤, 保證程序的可讀性和安全性。

泛型定義根據(jù)實(shí)際情況可以分為泛型類和泛型方法：

泛型類

public class Point<T, U> {

    private T pointX;

    private U pintY;

    public Point(T pointX, U pintY) {
        this.pointX = pointX;
        this.pintY = pintY;
    }

    public void showPoint() {
        System.out.println(pointX);
        System.out.println(pintY);
    }
}

類中引入類型變量，類型變量指的T, U這些，用尖括號<>括起來，跟在類名后面。
多個類型變量可以用逗號分隔。
在類中的方法和返回值等地方可以使用類型變量。
類型變量采用大寫形式，要求簡短，一般E表示集合的元素類型，K和V表示key和value等。
泛型類使用：Point<Integer, Double>

泛型方法

public class FxMethod {

    public static <T> T getMiddleNumber(T ... numbers) {
        return null;
    }

    public <T, U> void showNumber(T t, U u) {
        System.out.println("t = " + t);
        System.out.println("u = " + u);;
    }
}

方法中引入類型變量，在返回類型前添加<>, 中間放置類型變量，多個類型變量用逗號分隔。
在方法的參數(shù)和返回值等位置可以使用類型變量。
泛型方法使用：Integer result = FxMethod.getMiddleNumber(2, 3) 或者 Integer result = FxMethod.<Integer>getMiddleNumber(2, 3)。

類型變量的限定

前面講解了泛型一般定義的兩種方式，其中的類型變量沒有任何限定，這樣在導(dǎo)致一方面在定義泛型的時候無法使用一些API, 需要強(qiáng)轉(zhuǎn)，另一方面在使用的時候也容易出錯，那么如何給類型變量添加限定呢？

只有通過extends關(guān)鍵字限定，不能通過super關(guān)鍵字。
加了限定以后，就可以直接使用限定類相關(guān)的API。
多個限定之間用&符號，比如T extends Number & Comparable。
使用泛型時，只能傳入相應(yīng)限定的類，比如傳入Point<String, String> 就會報編譯錯誤。

通配符使用

泛型的引入的確解決了很大問題，那它是完美的嗎？

class AnimalWrapper<T extends Animal> {
    private T animal;

    AnimalWrapper(T animal) {
        this.animal = animal;
    }

    public void eat() {
       animal.eat();
    }

}

class Animal {
    private String name;

    public void eat() {
        System.out.println("animal eat -----");
    }
}

class Cat extends Animal {

    @Override
    public void eat() {
        System.out.println(" cat eat -----");
    }
}

定義一個AnimalWrapper，泛型變量中限定為Animal，如果是下面的測試類，會怎么樣呢？

會編譯報錯，因?yàn)锳nimalWrapper并不是AnimalWrapper的子類，不能直接傳入。為了解決個問題，我們引入了通配符，通配符一般是在方法中或者泛型類使用中用到。

AnimalWrapper可以作為AnimalWrapper<？extends Animal>的子類型，這就是利用通配符帶來的好處。

統(tǒng)配符使用在集合或者方法的參數(shù)返回值中。
通配符可以分為無邊界通配符、上邊界通配符和下邊界通配符。

無邊界通配符

通配符無邊界，可以傳入任何類型，沒有限制，相當(dāng)于Object.

基本語法：

<?>

例子：

public static void printList1(List<?> list) {
        for (Object x:list) {
            System.out.println(x);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        printList1(list);  // ok
        List<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("1");
        printList1(list2); // ok

        
        List<?> list3 = list;
        // get只能用Object接受， 
        Object o = list3.get(0);
        list3.add(5);   // compile error
        list3.add(new Object()); // compile error
    }

小結(jié)：

無邊界通配符相當(dāng)于Object，任何類型都可以傳入，比如 List<Integer> list, List<String> list2 。
由于？無法確定是哪種類型，所以只能使用Object類型的變量接收，比如例子中的： Object o = list3.get(0);
如果是無邊界通配符對應(yīng)的集合類型，不能添加任何元素。因?yàn)闊o法確定集合存放數(shù)據(jù)的類型，鬼知道我們要放什么類型才合適啊。

通配符上界

通配符上界，可以限制傳入的類型必須是上界這個類或者是這個類的子類。

基本語法：

<? extends 上界> 
<? extends Number>//可以傳入的實(shí)參類型是Number或者Number的子類

例子：

public static void printList1(List<? extends Number> list) {
        for (Object x:list) {
            System.out.println(x);
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        printList1(list);  // ok
        List<Double> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(1.0D);
        printList1(list1);  // ok
        List<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("1");
        printList1(list2); // compile error


        List<? extends Number> list3 = list;
        // get能用上界
        Number o = list3.get(0);
        // 不能add
        list3.add(5);   // compile error
        list3.add(new Object()); // compile error

    }

小結(jié)：

通配符上界? extends A, 表明所有的是A的類或者子類型可以傳入，比如本例中的Integer和Double都是Number的子類，String不是。
通配符上界? extends A，確定了類型是A或者是A的子類，那么向集合容器get獲取數(shù)據(jù)，肯定是它的上界類A，因?yàn)槠渌诺念惗际茿的子類，比如例子中的 Number o = list3.get(0);
如果向通配符上界集合中添加元素時，會失敗。 List<? extends A>, 說明容器可以容納的是A或者A的子類，但A的子類有很多，不確定放哪個，為了安全性，就直接不讓你add，比如例子中的list3.add(5); ，5雖然是Number的子類，依然不能add。

通配符下界

通配符下界，可以限制傳入的類型必須是這個類或者是這個類的父類。

基本語法：

<? super 下界> 
<? super Integer>//代表 可以傳入的實(shí)參的類型是Integer或者Integer的父類類型

例子：

public static void printList1(List<? super Integer> list) {
        for (Object x:list) {
            System.out.println(x);
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        printList1(list);  // ok
        List<Double> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(1.0D);
        printList1(list1);  // compile error
        List<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("1");
        printList1(list2); // compile error


        List<? super Integer> list3 = list;
        // 不能用下界接收
        Integer o = list3.get(0); // compile error
        // 能add
        list3.add(5);   // ok
        list3.add(new Number(5)); // compile error

    }

通配符上界? super A, 表明所有的是A的類或者A的父類可以傳入。
通配符上界? super A，確定了類型是A或者是A的父類，那么向集合容器get獲取數(shù)據(jù)，無法確定是A還是A的某個父類，所以不能get, Integer o = list3.get(0); // compile error,比如例子中用Integer接收，萬一list3中放的是Object類型，就涼涼了。
如果向通配符下界集合中添加元素時，只能添加下屆類的子類。比如例子中的：list3.add(5)， list3的通配符是<? super Integer>,說明該集合存放的是Integer或者Integer的父類，我只要向容器中放Integer和它的子類都是成立的。

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