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java泛型通配符

时间:2020-05-27 08:47:33

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java泛型通配符

【0】README

0.1)以下内容转自:/baple/article/details/25056169

0.2)T 有类型 + ? 未知类型

一、通配符的上界(extends关键字)

既然知道List并不是List的子类型,那就需要去寻找替他解决的办法, 是AnimalTrianer.act()方法变得更为通用(既可以接受List类型,也可以接受List等参数)。在java里解决办法就是使用通配符“?”,具体到AnimalTrianer,就是将方法改为act(List<? extends Animal> list),当中“?”就是通配符,而“? extends Animal”则表示通配符“?”的上界为Animal,换句话说就是,“? extends Animal”可以代表Animal或其子类,可代表不了Animal的父类(如Object),因为通配符的上界是Animal。如下,为改进之后的AnimalTrianer

publicclass AnimalTrainer {publicvoid act(List<? extends Animal> list) {for (Animal animal : list) {animal.eat();}}}

再来测试一下,如下,发现Test 2 可以通过编译了:

publicclass TestAnimal {publicstaticvoid main(String[] args) {AnimalTrainer animalTrainer = new AnimalTrainer();//Test 1List<Animal> animalList = new ArrayList<>();animalList.add(new Cat("cat1"));animalList.add(new Bird("bird1"));animalTrainer.act(animalList); //可以通过编译//Test 2List<Cat> catList = new ArrayList<>();catList.add(new Cat("cat2"));catList.add(new Cat("cat3"));animalTrainer.act(catList);//也可以通过编译}}

经过上述分析,可以知道List< Animal>和List< Cat>都是List< ? extends Animal>的子类型,类似有List< Bird>,List< Magpie>也是List< ? extends Animal>的子类型。

Conclusion)现总结如下,对于通配符的上界,有以下几条基本规则:(假设给定的泛型类型为G,(如List中的List),两个具体的泛型参数X、Y,当中Y是X的子类(如上的Animal和Cat))(干货)

C1)G< ? extends Y> 是 G< ? extends X>的子类型(如List< ? extends Cat> 或 List< Animal> 是 List< ? extends Animal>的子类型)。C2)G< X> 是 G< ? extends X>的子类型(如List< Animal> 是 List< ? extends Animal>的子类型)

C3)G< ?> 与 G< ? extends Object>等同,如List< ?> 与List< ? extends Object>等同。

学到这里,可能会遇到一些疑惑的地方,或者说事理解不透的地方,先观察如下两段代码片段,判断一下其是否可行??

//"代码1"public void testAdd(List<? extends Animal> list){//....其他逻辑list.add(new Animal("animal"));list.add(new Bird("bird"));list.add(new Cat("cat"));}//"代码2"List<? extends Animal> list = new ArrayList<>();list.add(new Animal("animal"));list.add(new Bird("bird"));list.add(new Cat("cat"));

对以上代码的分析(Analysis):因为“? extends Animal”可代表Animal或其子类(Bird,Cat),那上面的操作应该是可行的。事实上是”不行“,即无法通过编译。为什么呢??

A1)在解释之前,再来重新强调一下已经知道的规则:在List< Animal> list里只能添加Animal类对象及其子类对象(如Cat和Bird对象),在List< Bird>里只能添加Bird类和其子类对象(如Magpie),可不能添加Animal对象(不是Bird的子类),类似的在List< Cat>和List< Magpie>里只能添加Cat和Bird对象(或其子类对象,不过这没有列出)。A2)现在再回头看一下testAdd()方法:我们知道List< Animal>、List< Cat>等都是List<? extends Animal>的子类型。先假设传入的参数为为List< Animal>,则第一段代码的三个“add”操作都是可行的;可如果是List< Bird>呢??则只有第二个“add”可以执行;再假设传入的是List< Tiger>(Tiger是想象出来的,可认为是Cat的子类),则三个“add”操作都不能执行。A3)现在反过来说:给testAdd传入不同的参数,三个“add”操作都可能引发类型不兼容问题,而传入的参数是未知的,所以java为了保护其类型一致,禁止向List< ? extends Animal>添加任意对象,不过却可以添加null,即list.add(null)是可行的。A4)有了上面谈到的基础,再来理解第二段代码就不难了:因为List< ? extends Animal>的类型“? extends Animal”无法确定,可以是Animal,Bird或者Cat等,所以为了保护其类型的一致性,也是不能往list添加任意对象的,不过却可以添加null。

先总结如下:不能往List< ? extends Animal> 添加任意对象,除了null。

另外提醒大家注意的一点是:在List< ? extends Animal> 可以是Animal类对象或Bird对象等(只是某一类对象),反过来说,在List< ? extends Animal> list里的都是Animal对象,即Bird也是Animal对象,Cat也是Animal对象(用java的语言来说就是子类可以指向父类,父类却不能指向子类),那么在Animal里的所有方法都是可以调用的,如下:

for (Animal animal : list) { animal.eat(); }

二、通配符的下界(super关键字)

既然有了通配符的上界,自然有着通配符的下界。可以如此定义通配符的下界 List< ? super Bird>,其中”Bird“就是通配符的下界。Attention)注意:不能同时声明泛型通配符申明上界和下界。1)在谈注意细节之前,我们先看一下通配符的使用规则——对于通配符的上界,有以下几条基本规则:(假设给定的泛型类型为G,(如List中的List),两个具体的泛型参数X、Y,当中Y是X的子类(如上的Animal和Cat))

G< ? super X> 是 G< ? super Y>的子类型(如List< ? super Animal> 是 List< ? super Bird>的子类型)。(干货——List< ? super Animal> 是 List< ? super Bird>的子类型,其中Bird extends Animal)

G< X> 是 G< ? super X>的子类型(如List< Animal> 是 List< ? super Animal>的子类型)

(干货——List< Animal> 是 List< ? super Animal>的子类型)2)现在再来看如下代码,判断其是否符合逻辑:

//"代码1"public void testAdd(List<? super Bird> list){list.add(new Bird("bird"));list.add(new Magpie("magpie"));}//"代码2"List<? super Bird> list = new ArrayList<>();list.add(new Bird("bird"));list.add(new Magpie("magpie"));list.add(new Animal("animal"));

对以上代码的分析(Analysis)

A1)看第一段代码,其分析如下:因为”? super Bird”代表了Bird或其父类,而Magpie是Bird的子类,所以上诉代码不可通过编译。而事实上是”行“,为什么呢?2?A2)在解疑之前,再来强调一个知识点,子类可以指向父类,即Bird也是Animal对象。现在考虑传入到testAdd()的所有可能的参数,可以是List,List,或者List等等,发现这些参数的类型是Bird或其父类,那我们可以这样看,把bird、magpie看成Bird对象,也可以将bird、magpie看成Animal对象,类似的可看成Object对象,最后发现这些添加到List< ? supe Bird> list里的对象都是同一类对象(如本文刚开篇提到的Test 1),因此testAdd方法是符合逻辑,可以通过编译的。:A3)现在再来看一下第二段代码:对于,第二、三行代码的解释和上文一样,至于最后一行“list.add(newAnimal(“animal”))”是无法通过编译的,为什么的??为了保护类型的一致性,因为“? super Bird”可以是Animal,也可以是Object或其他Bird的父类,因无法确定其类型,也就不能往List< ? super Bird>添加Bird的任意父类对象。

既然无法确定其父类对象,那该如何遍历List< ? super Bird> ? 因为Object是所有类的根类,所以可以用Object来遍历。如下,不过貌似其意义不大。

for (Object object : list) {//…}A4)那“? super BoundingType”可以应用在什么地方呢??“? super BoundingType”应用相对广泛,只不过是混合着用。下面举个简单的例子。先假设有以下两个Student和CollegeStudent,当中CollegeStudent继承Student,如下:

(干货荔枝)

public class Student implements Comparable<Student>{privateint id;public Student(int id) {this.id = id;}@Overridepublicint compareTo(Student o) {return (id > o.id) ? 1 : ((id < o.id) ? -1 : 0);}} publicclass CollegeStudent extends Student{public CollegeStudent(int id) {super(id);}}

先需要根据他们的id对他们进行排序(注意此处是对数组对象进行排序),设计方法如下,(n指数组元素的个数):

public static <T extends Comparable<? super T>> void selectionSort(T[] a,int n)

先理解此方法含义,首先< T extends Comparable< T>>规定了数组中对象必须实现Comparable接口,Comparable< ? Super T>表示如果父类实现Comparable接口,其自身可不实现,如CollegeStudent。先假设有一个CollegeStudent的数组,如下:

CollegeStudent[] stu = new CollegeStudent[]{new CollegeStudent(3),new CollegeStudent(2),new CollegeStudent(5),new CollegeStudent(4)};

执行方法 selectionSort(stu,4)是完全可以通过的。可如果定义的selectionSort方法如下:

public static <T extends Comparable<T>> void selectionSort(T[] a,int n)

则方法selectionSort(stu,4)不能执行,因为CollegeStudent没有实现Comparable< CollegeStudent>接口。换句话就是“? super T”使selectionSort方法变得更为通用了。(源代码参见文末)

三、无界通配符

1)知道了通配符的上界和下界,其实也等同于知道了无界通配符,不加任何修饰即可,单独一个“?”。如List< ?>,“?”可以代表任意类型,“任意”也就是未知类型。

2)无界通配符通常会用在下面两种情况:(干货——无界通配符通常会用在下面两种情况)

2.1)当方法是使用原始的Object类型作为参数时,如下:

public static void printList(List<Object> list) {for (Object elem : list)System.out.println(elem + "");System.out.println();}

可以选择改为如下实现:

publicstaticvoid printList(List<?> list) {for (Object elem: list)System.out.print(elem + "");System.out.println();}

这样就可以兼容更多的输出,而不单纯是List,如下:

List<Integer> li = Arrays.asList(1, 2, 3);List<String> ls = Arrays.asList("one", "two", "three");printList(li);printList(ls);

2.2)在定义的方法体的业务逻辑与泛型类型无关:如List.size,List.cleat。实际上,最常用的就是Class< ?>,因为Class< T>并没有依赖于T。(干货——这里又用到了java的反射机制)Attention)最后提醒一下的就是:List< Object>与List< ?>并不等同,List< Object>是List< ?>的子类。还有不能往List< ?> list里添加任意对象,除了null。

【4】 source code at a glance

(/pacosonTang/core-java-volume/blob/master/chapter12/StudentTest.java)

package com.corejava.chapter12_4;import static java.lang.System.*;public class StudentTest{public static void main(String[] args){CollegeStudent[] stu = new CollegeStudent[]{new CollegeStudent(3),new CollegeStudent(2),new CollegeStudent(5),new CollegeStudent(4)};sortWithoutWildCard(stu);for(CollegeStudent cs : stu){out.println(cs.toString());}}// take insertion sort by id from small to larger order// T=CollegeStudent,然而CollegeStudent并没有继承Comparable<CollegeStudent>,// 仅仅是继承了Comparable<Student>,且Comparable<Student> 与 Comparable<CollegeStudent> 并没有任何关系// 即使 CollegeStudent extends Student// 但是这里并没有报错,不觉明里(理论上是说不通的,但实际上却没有报错)public static <T extends Comparable<T>> void sortWithoutWildCard(T[] a){ // CompaT temp;int j;for (int i = 1; i < a.length; i++){temp = a[i];for (j = i; j > 0 && a[j-1].compareTo(temp) > 0; j--){a[j] = a[j-1];}a[j] = temp;}}// 这里T=CollegeStudent,理论上是说的通的(实际编译也可以通过)// 因为这里的泛型方法的类型限定为 <T extends Comparable<? super T>>// 而 Comparable<Student> 是 Comparable<? super T> 的子类,且CollegeStudent extends Comparable<Student>public static <T extends Comparable<? super T>> void sortWithWildCard(T[] a){T temp;int j;for (int i = 1; i < a.length; i++){temp = a[i];for (j = i; j > 0 && a[j-1].compareTo(temp) > 0; j--){a[j] = a[j-1];}a[j] = temp;}}}class Student implements Comparable<Student>{private int id;public Student(int id){this.id = id;}@Overridepublic int compareTo(Student o){return this.id - o.id;}@Overridepublic String toString(){return id + " ";}}class CollegeStudent extends Student //implements Comparable<CollegeStudent>{public CollegeStudent(int id){super(id);}}

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