【Java】泛型 之 extends通配符
我们前面已经讲到了泛型的继承关系：Pair不是Pair的子类。
假设我们定义了Pair
public class Pair<T> { ... }
然后，我们又针对Pair类型写了一个静态方法，它接收的参数类型是Pair：
public class PairHelper {
static int add(Pair<Number> p) {
Number first = p.getFirst();
Number last = p.getLast();
return first.intValue() + last.intValue();
}
}
上述代码是可以正常编译的。使用的时候，我们传入：
int sum = PairHelper.add(new Pair<Number>(1, 2));
注意：传入的类型是Pair，实际参数类型是(Integer, Integer)。
既然实际参数是Integer类型，试试传入Pair：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Pair<Integer> p = new Pair<>(123, 456);
int n = add(p);
System.out.println(n);
}
static int add(Pair<Number> p) {
Number first = p.getFirst();
Number last = p.getLast();
return first.intValue() + last.intValue();
}
}
class Pair<T> {
private T first;
private T last;
public Pair(T first, T last) {
this.first = first;
this.last = last;
}
public T getFirst() {
return first;
}
public T getLast() {
return last;
}
}
直接运行，会得到一个编译错误：
incompatible types: Pair<Integer> cannot be converted to Pair<Number>
原因很明显，因为Pair不是Pair的子类，因此，add(Pair不接受参数类型Pair。
但是从add()方法的代码可知，传入Pair是完全符合内部代码的类型规范，因为语句：
Number first = p.getFirst();
Number last = p.getLast();
实际类型是Integer，引用类型是Number，没有问题。问题在于方法参数类型定死了只能传入Pair。
有没有办法使得方法参数接受Pair办法是有的，这就是使用Pair使得方法接收所有泛型类型为Number或Number子类的Pair类型。我们把代码改写如下：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Pair<Integer> p = new Pair<>(123, 456);
int n = add(p);
System.out.println(n);
}
static int add(Pair<? extends Number> p) {
Number first = p.getFirst();
Number last = p.getLast();
return first.intValue() + last.intValue();
}
}
class Pair<T> {
private T first;
private T last;
public Pair(T first, T last) {
this.first = first;
this.last = last;
}
public T getFirst() {
return first;
}
public T getLast() {
return last;
}
}
这样一来，给方法传入PairPair类型。这种使用的泛型定义称之为上界通配符（Upper Bounds Wildcards），即把泛型类型T的上界限定在Number了。
除了可以传入Pair类型，我们还可以传入Pair类型，Pair类型等等，因为Double和BigDecimal都是Number的子类。
如果我们考察对Pair类型调用getFirst()方法，实际的方法签名变成了：
getFirst();
即返回值是Number或Number的子类，因此，可以安全赋值给Number类型的变量：
Number x = p.getFirst();
然后，我们不可预测实际类型就是Integer，例如，下面的代码是无法通过编译的：
Integer x = p.getFirst();
这是因为实际的返回类型可能是Integer，也可能是Double或者其他类型，编译器只能确定类型一定是Number的子类（包括Number类型本身），但具体类型无法确定。
我们再来考察一下Pair的set方法：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Pair<Integer> p = new Pair<>(123, 456);
int n = add(p);
System.out.println(n);
}
static int add(Pair<? extends Number> p) {
Number first = p.getFirst();
Number last = p.getLast();
p.setFirst(new Integer(first.intValue() + 100));
p.setLast(new Integer(last.intValue() + 100));
return p.getFirst().intValue() + p.getFirst().intValue();
}
}
class Pair<T> {
private T first;
private T last;
public Pair(T first, T last) {
this.first = first;
this.last = last;
}
public T getFirst() {
return first;
}
public T getLast() {
return last;
}
public void setFirst(T first) {
this.first = first;
}
public void setLast(T last) {
this.last = last;
}
}
不出意外，我们会得到一个编译错误：
incompatible types: Integer cannot be converted to CAP#1
where CAP#1 is a fresh type-variable:
CAP#1 extends Number from capture of ? extends Number
```
编译错误发生在`p.setFirst()`传入的参数是`Integer`类型。有些童鞋会问了，既然p的定义是`Pair`，那么`setFirst(? extends Number)`为什么不能传入`Integer`？
原因还在于擦拭法。如果我们传入的p是`Pair`，显然它满足参数定义`Pair，然而，`Pair`的`setFirst()`显然无法接受`Integer`类型。
这就是``通配符的一个重要限制：方法参数签名`setFirst(? extends Number)`无法传递任何`Number`的子类型给`setFirst(? extends Number)`。
这里唯一的例外是可以给方法参数传入null：
```java
p.setFirst(null); // ok, 但是后面会抛出NullPointerException
p.getFirst().intValue(); // NullPointerException
extends通配符的作用
如果我们考察Java标准库的java.util.List接口，它实现的是一个类似“可变数组”的列表，主要功能包括：
public interface List<T> {
int size(); // 获取个数
T get(int index); // 根据索引获取指定元素
void add(T t); // 添加一个新元素
void remove(T t); // 删除一个已有元素
}
现在，让我们定义一个方法来处理列表的每个元素：
int sumOfList(List<? extends Integer> list) {
int sum = 0;
for (int i=0; i<list.size(); i++) {
Integer n = list.get(i);
sum = sum + n;
}
return sum;
}
为什么我们定义的方法参数类型是List而不是List从方法内部代码看，传入List或者List是完全一样的，但是，注意到List的限制：
允许调用get()方法获取Integer的引用；
不允许调用set(? extends Integer)方法并传入任何Integer的引用（null除外）。
因此，方法参数类型List表明了该方法内部只会读取List的元素，不会修改List的元素（因为无法调用add(? extends Integer)、remove(? extends Integer)这些方法。换句话说，这是一个对参数List进行只读的方法（恶意调用set(null)除外）。
使用extends限定T类型
在定义泛型类型Pair的时候，也可以使用extends通配符来限定T的类型：
public class Pair<T extends Number> { ... }```
现在，我们只能定义：
```java
Pair<Number> p1 = null;
Pair<Integer> p2 = new Pair<>(1, 2);
Pair<Double> p3 = null;
因为Number、Integer和Double都符合
非Number类型将无法通过编译：
Pair<String> p1 = null; // compile error!
Pair<Object> p2 = null; // compile error!
因为String、Object都不符合Number类型或Number的子类。
小结
使用类似>通配符作为方法参数时表示：
方法内部可以调用获取Number引用的方法，例如：Number n = obj.getFirst();；
方法内部无法调用传入Number引用的方法（null除外），例如：obj.setFirst(Number n);。
即一句话总结：使用extends通配符表示可以读，不能写。
使用类似
泛型类型限定为Number以及Number的子类。