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Java泛型中的 “？super T“ 与 “？extends T“ 有何不同

news 来源：原创 2024/5/3 4:15:48

经常发现有List<? super T>、Set<? extends T>的声明，是什么意思呢？<? super T>表示包括T在内的任何T的父类，<? extends T>表示包括T在内的任何T的子类，下面我们详细分析一下两种通配符具体的区别.

PECS

首先，Java的泛型在编译期会做类型擦除,这样会引起安全问题.为了安全，所有与泛型相关的异常都应该在编译期间发现，因此为了泛型的绝对安全，java在设计时做了相关的限制：

List<? extends T>表示该list集合中存放的都是T的子类型（包括T自身），由于T的子类型可能有很多，但是我们存放元素时实际上只能存放其中的一种子类型（这是为了泛型安全，因为其会在编译期间生成 桥接方法(Bridge Methods),该方法中会出现强制转换，若出现多种子类型，则会强制转换失败），例子如下：

List<? extends Number> list=new ArrayList<Number>();

list.add(4.0);//编译错误
list.add(3);//编译错误

上例中添加的元素类型不止一种，这样编译器生成的桥接方法中的强制转换会失败，为了安全，Java只能将其设计成不能添加元素。

虽然List<? extends T>不能添加元素，但是由于其中的元素都有一个共性–有共同的父类，因此我们在获取元素时可以将他们统一强制转换为T类型，我们称之为get原则。

对于*List<? super T>*其list中存放的都是T的父类型元素（包括T），我们在向其添加元素时，只能向其添加T的子类型元素（包括T类型），这样在编译期间将其强制转换为T类型时是类型安全的，因此可以添加元素，例子如下：

List<? super Number> list=new ArrayList<Number>();

list.add(2.0);
list.add(3.0);

但是，由于该集合中的元素都是T的父类型（包括T），其中的元素类型众多，在获取元素时我们无法判断是哪一种类型，故设计成不能获取元素，我们称之为put原则。

实际上，我们采用extends，super来扩展泛型的目的是为了弥补例如List<T>只能存放一种特定类型数据的不足.

请记住PECS原则：生产者（Producer）使用extends，消费者（Consumer）使用super。

生产者使用extends

如果你需要一个列表提供T类型的元素（即你想从列表中get出T类型的元素），你需要把这个列表声明成<? extends T>，比如List<? extends Integer>，因此你不能往该列表中添加任何元素。

消费者使用super

如果需要一个列表使用T类型的元素（即你想把T类型的元素put到列表中），你需要把这个列表声明成<? super T>，比如List<? super Integer>，因此你不能保证从中读取到的元素的类型。

即是生产者，也是消费者

如果一个列表即要生产，又要消费，你不能使用泛型通配符声明列表，比如List<Integer>。

参考java.util.Collections里的copy方法:

public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)

要从src里get所以是extends,要向dest里写入所以是super.

桥接方法研究

一个使用Consumer <T>的例子:

package wjw.test.java8.generic;

import java.util.function.Consumer;

public class TestGeneric {
  public static void main(String[] args) {
    Consumer<String> c = new Consumer<String>() {   // <1>
      @Override
      public void accept(String s) {
        System.out.println(s);
      }
    };
    c.accept("hello lambda");
  }
}

<1>: 创建了一个具体类型是String的Consumer

编译生成的字节码:

Compiled from "TestGeneric.java"
public class wjw.test.java8.generic.TestGeneric {
  public wjw.test.java8.generic.TestGeneric();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #8                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: new           #16                 // class wjw/test/java8/generic/TestGeneric$1
       3: dup
       4: invokespecial #18                 // Method wjw/test/java8/generic/TestGeneric$1."<init>":()V
       7: astore_1
       8: aload_1
       9: ldc           #19                 // String hello lambda
      11: invokeinterface #21,  2           // InterfaceMethod java/util/function/Consumer.accept:(Ljava/lang/Object;)V
      16: return
}

由于编译时进行了类型擦除,第17行的Consumer.accept的方法里传的参数是Object.

生成的匿名类:

import java.util.function.*;

class LambdaOld$1 implements Consumer<String> {
    LambdaOld$1() {
        super();
    }
    
    @Override
    public void accept(final String s) {
        System.out.println(s);
    }
    
    @Override
    public /* bridge */ void accept(final Object o) {
        this.accept((String)o);
    }
}