Java泛型之协变与逆变及extends与super选择

要了解协变与逆变,首先要引入:

根据 Liskov替换原则,如果C是P的子类,则P可以代替C,即 P p = new C();
C继承于P,记做为 C < P

什么是不变

如果F是不变,当 C <= P 时,那么 F(C) 和 F(P) 没有任何继承关系

除例如 Integer是 Number的子类,根据 Liskov替换原则

Number number = new Integer(1);  //correct

但是如果这样写就会报错

List list = new ArrayList(1);  //error

虽然 Number和 Integer存在继承关系:Integer < Number, 但在Java里,泛型默认是不变的, 因此也可以看作为 List List 不存在任何继承关系

什么是协变

如果F是协变的,当 C <= P 时,那么 F(C) <= F(P)

Java 提供了一个extends来将不变转为协变,例如:

List list = new ArrayList(1);  //corrent

此时的List可以看作为ArrayList的父类

? extend Number可以看作为一个类型范围,表示Number的某一个子类

数组默认是协变的

Number[] numbers = new Integer[3]; 

什么是逆变

如果F是逆变的,当 C <= P 时,那么 F(C) >= F(P)

Java 提供了一个super来将不变转为协变,例如:

List list = new ArrayList(1);  //corrent 
  
 

此时的 List可以看作为 ArrayList的父类

extends 和 super

首先,我们看看Collection.add的实现:

public interface List extends Collection { boolean add(E e); }

下面代码将会报错?? extends NumberInteger类型不匹配

List list = new ArrayList(); // correct
list.add(Integer.valueOf(1));  //error

首先在调用add方法时,泛型E自动变成了

第二行报错,也就是说? extends Number不是Integer的父类。这里要将 ListArrayList的父类区分开。

? extends Number可以看作为一个类型范围中某一个类型,表示Number的某一个子类,但又没明确是哪个子类,可能是Float,可能是Short,也可能是Integer的子类(Integer被final修饰,不可能有子类,这里只是一种假设情况),它只确定了它的上界为 Number,并没有确定下界(有可能存在? extends NumberInteger),因此 ? extends Number不是Integer的父类

将上面代码稍做修改就正确了:

List list = new ArrayList(); // correct
list.add(Integer.valueOf(1));  //correct 
  
 

首先因为逆变,ListArrayList的父类,第一行正确。

第二行: ? super NumberInteger的父类,原因是:? super Number表示Number的某一个父类,可能是Serializable也可能是 Object 但不管是哪个,Number的父类一定是Integer的父类,因此第二行也正确

使用extends还是super呢

java.util.Collections的copy方法(JDK1.7)给了我们答案:

public static  void copy(List dest, List src) {
    int srcSize = src.size();
    if (srcSize > dest.size())
        throw new IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest");

    if (srcSize < COPY_THRESHOLD ||
        (src instanceof RandomAccess && dest instanceof RandomAccess)) {
        for (int i=0; i di=dest.listIterator();
        ListIterator si=src.listIterator();
        for (int i=0; i 
 
  • 要从泛型类取数据时,用extends;
  • 要往泛型类写数据时,用super;
  • 既要取又要写,就不用通配符(即extends与super都不用)
private static  E getFirst(List list){
    return list.get(0);
}

private static  void setFirst(List list, E firstElement){
    list.add(firstElement);
}

public static void main(String[] args) {
    List list = new ArrayList();
    setFirst(list, 1);
    Number number = getFirst(list);
}

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