我们前面已经讲到了泛型的继承关系:Pair<Integer>
不是Pair<Number>
的子类。
考察下面的set
方法:
void set(Pair<Integer> p, Integer first, Integer last) { p.setFirst(first); p.setLast(last); }
传入Pair<Integer>
是允许的,但是传入Pair<Number>
是不允许的。
和extends
通配符相反,这次,我们希望接受Pair<Integer>
类型,以及Pair<Number>
、Pair<Object>
,因为Number
和Object
是Integer
的父类,setFirst(Number)
和setFirst(Object)
实际上允许接受Integer
类型。
我们使用super
通配符来改写这个方法:
void set(Pair<? super Integer> p, Integer first, Integer last) { p.setFirst(first); p.setLast(last); }
注意到Pair<? super Integer>
表示,方法参数接受所有泛型类型为Integer
或Integer
父类的Pair
类型。
下面的代码可以被正常编译:
1 import java.util.*; 2 public class Demo13{ 3 4 public static void main(String[] args) throws Exception{ 5 Pair<Integer> p1 = new Pair<>(12,34); 6 Pair<Number> p2 = new Pair<>(12.23,34.65); 7 //<? super Integer>表示类型为Integer或者Integer的父类, 8 //而Integer和Number明显是符合的, 9 //自然他们的泛型类Pair<Integer>和Pair<Number>也就是符合Pair<? super Integer>的参数传入的 10 //所以下面两行调用是可以的 11 setSame(p1,10); 12 setSame(p2,20); 13 System.out.println(p1.getFirst() + "," + p1.getLast()); 14 System.out.println(p2.getFirst() + "," + p2.getLast()); 15 } 16 17 static void setSame(Pair<? super Integer> p,Integer n){ 18 p.setFirst(n); 19 p.setLast(n); 20 } 21 } 22 23 //定义一个泛型类 24 class Pair<T> { 25 private T first; 26 private T last; 27 public Pair(T first,T last){ 28 this.first = first; 29 this.last = last; 30 } 31 public T getFirst(){ 32 return first; 33 } 34 public T getLast(){ 35 return last; 36 } 37 38 public void setFirst(T first){ 39 this.first = first; 40 } 41 42 public void setLast(T last){ 43 this.last = last; 44 } 45 }
考察Pair<? super Integer>
的setFirst()
方法,它的方法签名实际上是:
void setFirst(? super Integer);
因此,可以安全地传入Integer
类型。
再考察Pair<? super Integer>
的getFirst()
方法,它的方法签名实际上是:
? super Integer getFirst();
这里注意到我们无法使用Integer
类型来接收getFirst()
的返回值,即下面的语句将无法通过编译:
Integer x = p.getFirst();
因为如果传入的实际类型是Pair<Number>
,编译器无法将Number
类型转型为Integer
。
注意:虽然Number
是一个抽象类,我们无法直接实例化它。但是,即便Number
不是抽象类,这里仍然无法通过编译。此外,传入Pair<Object>
类型时,编译器也无法将Object
类型转型为Integer
。
唯一可以接收getFirst()
方法返回值的是Object
类型:
Object obj = p.getFirst();
因此,使用<? super Integer>
通配符表示:
-
允许调用
set(? super Integer)
方法传入Integer
的引用; -
不允许调用
get()
方法获得Integer
的引用。
唯一例外是可以获取Object
的引用:Object o = p.getFirst()
。
换句话说,使用<? super Integer>
通配符作为方法参数,表示方法内部代码对于参数只能写,不能读。
对比extends和super通配符
我们再回顾一下extends
通配符。作为方法参数,<? extends T>
类型和<? super T>
类型的区别在于:
-
<? extends T>
允许调用读方法T get()
获取T
的引用,但不允许调用写方法set(T)
传入T
的引用(传入null
除外); -
<? super T>
允许调用写方法set(T)
传入T
的引用,但不允许调用读方法T get()
获取T
的引用(获取Object
除外)。
一个是允许读不允许写,另一个是允许写不允许读。
先记住上面的结论,我们来看Java标准库的Collections
类定义的copy()
方法:
public class Collections { // 把src的每个元素复制到dest中: public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) { for (int i=0; i<src.size(); i++) { T t = src.get(i); dest.add(t); } } }
它的作用是把一个List
的每个元素依次添加到另一个List
中。它的第一个参数是List<? super T>
,表示目标List
,第二个参数List<? extends T>
,表示要复制的List
。我们可以简单地用for
循环实现复制。在for
循环中,我们可以看到,对于类型<? extends T>
的变量src
,我们可以安全地获取类型T
的引用,而对于类型<? super T>
的变量dest
,我们可以安全地传入T
的引用。
我们来使用上面的方法来编写一个Demo测试
1 import java.util.*; 2 public class Demo13{ 3 4 public static void main(String[] args) throws Exception{ 5 //初始化一个ArrayList源对象 6 List<Integer> src = new ArrayList<>(); 7 //添加元素 8 src.add(12); 9 src.add(53); 10 src.add(75); 11 //初始化一个ArrayList目标对象 12 List<Integer> dest = new ArrayList<>(); 13 //调用方法将src对象元素赋值到dest对象中 14 copy(dest,src); 15 //查看dest对象中的元素 16 for(int i=0;i<dest.size();i++){ 17 System.out.print(dest.get(i) + " "); 18 } 19 } 20 21 //将src对象元素赋值到dest对象中 22 public static <T> void copy(List<? super T> dest,List<? extends T> src){ 23 for(int i=0;i<src.size();i++){ 24 T t = src.get(i); 25 dest.add(t); 26 } 27 } 28 }
这个copy()
方法的定义就完美地展示了extends
和super
的意图:
-
copy()
方法内部不会读取dest
,因为不能调用dest.get()
来获取T
的引用; -
copy()
方法内部也不会修改src
,因为不能调用src.add(T)
。
这是由编译器检查来实现的。如果在方法代码中意外修改了src
,或者意外读取了dest
,就会导致一个编译错误:
1 public class Collections { 2 // 把src的每个元素复制到dest中: 3 public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) { 4 ... 5 T t = dest.get(0); // compile error! 6 src.add(t); // compile error! 7 } 8 }
这个copy()
方法的另一个好处是可以安全地把一个List<Integer>
添加到List<Number>
,但是无法反过来添加:
// copy List<Integer> to List<Number> ok: List<Number> numList = ...; List<Integer> intList = ...; Collections.copy(numList, intList); // ERROR: cannot copy List<Number> to List<Integer>: Collections.copy(intList, numList);
而这些都是通过super
和extends
通配符,并由编译器强制检查来实现的。
PECS原则
何时使用extends
,何时使用super
?为了便于记忆,我们可以用PECS原则:Producer Extends Consumer Super。
即:如果需要返回T
,它是生产者(Producer),要使用extends
通配符;如果需要写入T
,它是消费者(Consumer),要使用super
通配符。
还是以Collections
的copy()
方法为例:
public class Collections { public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) { for (int i=0; i<src.size(); i++) { T t = src.get(i); // src是producer dest.add(t); // dest是consumer } } }
需要返回T
的src
是生产者,因此声明为List<? extends T>
,需要写入T
的dest
是消费者,因此声明为List<? super T>
。
无限定通配符
我们已经讨论了<? extends T>
和<? super T>
作为方法参数的作用。实际上,Java的泛型还允许使用无限定通配符(Unbounded Wildcard Type),即只定义一个?
:
void sample(Pair<?> p) { }
因为<?>
通配符既没有extends
,也没有super
,因此:
- 不允许调用
set(T)
方法并传入引用(null
除外); - 不允许调用
T get()
方法并获取T
引用(只能获取Object
引用)。
换句话说,既不能读,也不能写,那只能做一些null
判断:
static boolean isNull(Pair<?> p) { return p.getFirst() == null || p.getLast() == null; }
大多数情况下,可以引入泛型参数<T>
消除<?>
通配符:
static <T> boolean isNull(Pair<T> p) { return p.getFirst() == null || p.getLast() == null; }
<?>
通配符有一个独特的特点,就是:Pair<?>
是所有Pair<T>
的超类:
1 public class Main { 2 public static void main(String[] args) { 3 Pair<Integer> p = new Pair<>(123, 456); 4 Pair<?> p2 = p; // 安全地向上转型 5 System.out.println(p2.getFirst() + ", " + p2.getLast()); 6 } 7 8 } 9 10 class Pair<T> { 11 private T first; 12 private T last; 13 14 public Pair(T first, T last) { 15 this.first = first; 16 this.last = last; 17 } 18 19 public T getFirst() { 20 return first; 21 } 22 public T getLast() { 23 return last; 24 } 25 public void setFirst(T first) { 26 this.first = first; 27 } 28 public void setLast(T last) { 29 this.last = last; 30 } 31 }
上述代码是可以正常编译运行的,因为Pair<Integer>
是Pair<?>
的子类,可以安全地向上转型。
小结
使用类似<? super Integer>
通配符作为方法参数时表示:
-
方法内部可以调用传入
Integer
引用的方法,例如:obj.setFirst(Integer n);
; -
方法内部无法调用获取
Integer
引用的方法(Object
除外),例如:Integer n = obj.getFirst();
。
即使用super
通配符表示只能写不能读。
使用extends
和super
通配符要遵循PECS原则。
无限定通配符<?>
很少使用,可以用<T>
替换,同时它是所有<T>
类型的超类。