PECS In Java泛型类型通配符限定之<? extends T>与<? super T>

泛型类型通配符限定

    • PECS | 类型通配符限定
    • 如何使用“”和“”通配符
    • java源码示例

PECS | 类型通配符限定

PECS原则是指在使用泛型时,当我们需要传递一个泛型集合时,如何选择适当的泛型类型通配符来限制集合中元素的类型。

这个原则有两个部分:

第一部分:“Producer Extends”,表示如果一个集合中的元素将被频繁读取而不是修改,那么我们应该使用限定类型通配符“”。这是因为如果我们使用非限定的类型参数 T,我们只能够保证集合中的元素是 T 类型,而不能保证它们的子类类型。但如果我们使用“”,我们可以确保集合中的元素类型是 T 或其子类,因此我们可以安全地从集合中读取元素并使用它们。

第二部分:“Consumer Super”,表示如果一个集合中的元素将被经常插入而不是读取,那么我们应该使用“”通配符。这是因为使用非限定类型参数 T 时,我们只能保证集合中的元素类型是 T 或其父类类型,而不能保证它们是 T 类型或其子类类型。但如果我们使用“”,我们可以安全地将类型为 T 或其子类类型的元素插入到集合中,因为这些元素都是 T 类型或其父类类型。

因此,PECS原则帮助我们选择适当的泛型类型通配符,以确保我们在使用泛型时能够正确地读取或修改集合中的元素,从而增强代码的可读性和可维护性。

如何使用“”和“”通配符

假设我们有一个 Animal 类型和它的两个子类 Dog 和 Cat:

class Animal {}
class Dog extends Animal {}
class Cat extends Animal {}

现在我们有一个方法,接受一个 Animal 类型的集合,并返回其中最后一个元素。我们可以这样实现该方法:

public static <T> T getLast(List<T> list) {
    if (list.isEmpty()) {
        return null;
    } else {
        return list.get(list.size() - 1);
    }
}

这个方法可以接受一个 Animal 类型的集合,但我们也可以使用限定类型通配符“”,来表示集合中的元素类型是 T 或其子类类型。这样我们就可以调用这个方法来获取一个元素类型为 Dog 或 Cat 的集合的最后一个元素:

List<Dog> dogs = Arrays.asList(new Dog(), new Dog());
Dog lastDog = getLast(dogs);

List<Cat> cats = Arrays.asList(new Cat(), new Cat());
Cat lastCat = getLast(cats);

这里使用“”通配符,允许我们将 List 和 List 都传递给 getLast 方法,因为它们都是 Animal 类型的子类。

另一个示例是,假设我们有一个方法,接受一个 Animal 类型的集合和一个 Animal 类型的元素,将元素插入集合的最前面:

public static void insertFirst(List<? super Animal> list, Animal animal) {
    list.add(0, animal);
}

这个方法使用“”通配符,表示集合中的元素类型是 T 或其父类类型。这样我们就可以调用这个方法来将一个类型为 Dog 或 Cat 的元素插入到一个类型为 Animal 的集合中:

List<Animal> animals = new ArrayList<>();
Dog dog = new Dog();
insertFirst(animals, dog);

Cat cat = new Cat();
insertFirst(animals, cat);

这里使用“”通配符,允许我们将 Animal、Dog、Cat 都插入到类型为 Animal 的集合中,因为它们都是 Animal 类型或其子类类型。

java源码示例

有一些 Java 标准库中的方法使用了“”和“”通配符同时出现。一个经典的例子是 Collections.copy 方法,它将一个集合的内容复制到另一个集合中:

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

    for (int i = 0; i < srcSize; i++) {
        dest.set(i, src.get(i));
    }
}

在这个方法中,我们同时使用了“”和“”通配符,因为我们需要同时支持将元素类型为 T 或其子类类型的源集合复制到元素类型为 T 或其父类类型的目标集合中。

通过使用“”通配符来限制源集合的元素类型,我们可以确保源集合中的元素类型是 T 或其子类类型。通过使用“”通配符来限制目标集合的元素类型,我们可以确保目标集合中的元素类型是 T 或其父类类型。这样,即使源集合的元素类型是目标集合元素类型的子类,我们也可以安全地将源集合中的元素复制到目标集合中。

以下是使用 Collections.copy 方法的示例代码:


List<Animal> animals = new ArrayList<>(Arrays.asList(new Animal(), new Animal()));
List<Dog> dogs = Arrays.asList(new Dog(), new Dog());
Collections.copy(animals, dogs);

在这个示例中,我们将一个元素类型为 Dog 的集合复制到一个元素类型为 Animal 的集合中。由于我们在 copy 方法中使用了“”和“”通配符,所以我们可以正确地将元素类型为 Dog 的集合复制到元素类型为 Animal 的集合中。

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