Java泛型extends及super区别实例解析

<? extends t>和<? super t>是java泛型中的“通配符（wildcards）”和“边界（bounds）”的概念。

• <? extends t>：是指“上界通配符（upper bounds wildcards）”
• <? super t>：是指“下界通配符（lower bounds wildcards）”

为什么要用通配符和边界？

使用泛型的过程中，经常出现一种很别扭的情况。比如按照题主的例子，我们有fruit类，和它的派生类apple类。

class fruit {}
class apple extends fruit {}

然后有一个最简单的容器：plate类。盘子里可以放一个泛型的“东西”。我们可以对这个东西做最简单的“放”和“取”的动作：set( )和get( )方法。

class plate<t>{
  private t item;
  public plate(t t){item=t;}
  public void set(t t){item=t;}
  public t get(){return item;}
}

现在我定义一个“水果盘子”，逻辑上水果盘子当然可以装苹果：

plate<fruit> pfruit=new plate<apple>(new apple());

但实际上java编译器不允许这个操作。会报错，“装苹果的盘子”无法转换成“装水果的盘子”。

error: incompatible types: plate<apple> cannot be converted to plate<fruit>

所以问题就来了。实际上，编译器脑袋里认定的逻辑是这样的：

• 苹果 is-a 水果
• 装苹果的盘子 not-is-a 装水果的盘子

所以，就算容器里装的东西之间有继承关系，但容器之间是没有继承关系的。所以我们不可以把plate的引用传递给plate。

为了让泛型用起来更舒服，sun的大脑袋们就想出了<? extends t>和<? super t>的办法，来让”水果盘子“和”苹果盘子“之间发生关系。

什么是上界？

下面代码就是“上界通配符（upper bounds wildcards）”：

plate<？ extends fruit>

翻译一下就是：一个能放水果以及一切是水果派生类的盘子。再直白点就是：啥水果都能放的盘子。这和我们人类的逻辑就比较接近了。plate<？ extends fruit>和plate<apple>最大的区别就是：plate<？ extends fruit>是plate<fruit>以及plate<apple>的基类。直接的好处就是，我们可以用“苹果盘子”给“水果盘子”赋值了。

plate<? extends fruit> p=new plate<apple>(new apple());

如果把fruit和apple的例子再扩展一下，食物分成水果和肉类，水果有苹果和香蕉，肉类有猪肉和牛肉，苹果还有两种青苹果和红苹果。

//lev 1
class food{}

//lev 2
class fruit extends food{}
class meat extends food{}

//lev 3
class apple extends fruit{}
class banana extends fruit{}
class pork extends meat{}
class beef extends meat{}

//lev 4
class redapple extends apple{}
class greenapple extends apple{}

在这个体系中，下界通配符plate<？ extends fruit>覆盖下图中蓝色的区域。

什么是下界？

相对应的，“下界通配符（lower bounds wildcards）”：

plate<？ super fruit>

表达的就是相反的概念：一个能放水果以及一切是水果基类的盘子。plate<？ super fruit>是plate<fruit>的基类，但不是plate<apple>的基类。对应刚才那个例子，plate<？ super fruit>覆盖下图中红色的区域。

上下界通配符的副作用

边界让java不同泛型之间的转换更容易了。但不要忘记，这样的转换也有一定的副作用。那就是容器的部分功能可能失效。

还是以刚才的plate为例。我们可以对盘子做两件事，往盘子里set()新东西，以及从盘子里get()东西。

class plate<t>{
  private t item;
  public plate(t t){item=t;}
  public void set(t t){item=t;}
  public t get(){return item;}
}

上界<? extends t>不能往里存，只能往外取

<? extends fruit>会使往盘子里放东西的set( )方法失效。但取东西get( )方法还有效。比如下面例子里两个set()方法，插入apple和fruit都报错：

plate<? extends fruit> pfruit=new plate<apple>(new apple());
  
//不能存入任何元素
pfruit.set(new fruit());  //error
pfruit.set(new apple());  //error

//读取出来的东西只能存放在fruit或它的基类里。
fruit newfruit1=pfruit.get();
object newfruit2=pfruit.get();
apple newfruit3=pfruit.get();  //error

原因是编译器只知道容器内是fruit或者它的派生类，但具体是什么类型不知道。可能是fruit？可能是apple？也可能是banana，redapple，greenapple？编译器在看到后面用plate赋值以后，盘子里没有被标上有“苹果”。而是标上一个占位符：cap#1，来表示捕获一个fruit或fruit的子类，具体是什么类不知道，代号cap#1。然后无论是想往里插入apple或者meat或者fruit编译器都不知道能不能和这个cap#1匹配，所以就都不允许。

所以通配符<?>和类型参数的区别就在于：

对编译器来说所有的t都代表同一种类型。比如下面这个泛型方法里，三个t都指代同一个类型，要么都是string，要么都是integer。

public <t> list<t> fill(t... t);

但通配符<?>没有这种约束，plate<?>单纯的就表示：盘子里放了一个东西，是什么我不知道。

因此为了安全起见，plate<？ extends fruit>里什么都放不进去。

下界<? super t>不影响往里存，但往外取只能放在object对象里

使用下界<? super fruit>会使从盘子里取东西的get( )方法部分失效，只能存放到object对象里。set( )方法正常。

plate<? super fruit> pfruit=new plate<fruit>(new fruit());

//存入元素正常
pfruit.set(new fruit());
pfruit.set(new apple());

//读取出来的东西只能存放在object类里。
apple newfruit3=pfruit.get();  //error
fruit newfruit1=pfruit.get();  //error
object newfruit2=pfruit.get();

因为下界规定了元素的最小粒度的下限，实际上是放松了容器元素的类型控制。既然元素是fruit的基类，那往里存粒度比fruit小的都可以。但往外读取元素就费劲了，只有所有类的基类object对象才能装下。但这样的话，元素的类型信息就全部丢失。

pecs原则

最后看一下什么是pecs（producer extends consumer super）原则，已经很好理解了：

• 频繁往外读取内容的，适合用上界extends。
• 经常往里插入的，适合用下界super。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。