Java泛型中的extends和super

1 背景

大佬勇是我这几年的技术导师，不定期向我们传授"绝世武功"，当然他的格局不像我那样只在Java那么小。但最近，他却被Java泛型的通配符搞得一头雾水。事缘他最近在研究Java的java.util.Optional类，而该类有很多泛型方法，例如：

public Optional map(Function mapper)

这个方法的参数是Function实现类的对象，Function是一个函数式接口，它的唯一方法接受一个T类型或T类型父类的对象，T为Optional的类型参数，返回值为U或U的子类。

他想彻底搞明白这个super(下界限定)和extend(上界限定)究竟是怎么回事，于是百度，结果，搜索出来的PECS原则让他更加疑惑，于是强烈要求我向他解释清楚这究竟是怎么一回事，但要说服他又谈何容易。

2 PECS原则

PECS是Producer Extends Consumer Super的缩写，直译就是生产者使用extends，消费者使用super。

2.1 消费者

假设定义了如下方法：

public void initData(java.util.List list) {
    list.add(1);
    list.add(2L);
    list.add(3.0F);
    list.add(4.0D);
}

该方法接受一个java.util.List list参数，即list参数的类型参数最少也必须是Number类型，以该参数作为第一人称，它是一个消费者，因为，程序往它里面添加元素。由于它的类型下限是Number，因此，Integer、Long、Float及Double必定可以被添加到list中。

在调用该方法时，类型参数可以是Number，也可以是Object，但绝不能是Number的子类，如下图：

如上图，list是类型参数是Object，符合的要求，因此可以作为initData方法的参数；list2类型参数是Number，也符合的要求。Integer，Long，Float和Double都是Number的子类，而Number是Object的子类，因此，它们既能存到list中也能存到list2中了。

而list3类型参数是Integer，明显不符合的要求，因此编译器会报错。

2.2 生产者

假设定义了如下方法：

public void readData(java.util.List list) {
    list.forEach(num -> {
        System.out.println(num);
    });
}

该方法很简单，就是遍历list参数并输出值，以该参数作为第一人称，它是一个生产者，因为它提供数据被程序读取。

但如果我们在遍历前往list里面添加一个Long类型的对象又会怎样呢？

是的，如上图所示，编译器报错了。

3 大佬的疑惑

大佬说，这太奇葩了，我的类型参数条件是，明显，Long是Number的子类，为什么不让我把300L加到集合里面呢？Java编译器的设计者脑袋被驴T了？

4 extends不能被修改的原因

4.1 泛型的初衷

我们都知道，Java的泛型只在编译期间有效，编译后所谓的，都会被替换成Object。

它的作用是：

• 帮助编译器保证类型安全，避免发生类似ClassCastException的异常，把类型转换错误的bug扼杀于编译过程中。
• 良好的可读性，有了泛型，开发人员非常清晰知道，这个集合是存什么的，这个方法能接受怎样的参数。

4.2 extends若能修改则违反类型安全的初衷

大佬稍安勿躁，先看下面的例子：

public void readData(java.util.List list) {
    list.add(300L);
    list.forEach(num -> {
        System.out.println(num);
    });
}

我们假设，Java编译器不会对list.add(300L);提示编译错误，那么假设我们使用如下代码调用readData:

java.util.List list = new java.util.ArrayList<>();
list.add(100);
list.add(200);
readData(list);

这明显违反了保证类型安全的初衷了，为什么呢？因为list的类型参数是Integer，符合的条件。若list.add(300L);不报错，则我们预期list里面的元素都是Integer的，但list.add(300L);却往list里面插入了一个Long类型的元素，这已经违反了类型安全的初衷了。

以上是我对泛型通配符的理解，若有不正确，希望大家指出，共同学习。