Java基礎之java泛型通配符詳解

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前言

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一個新特性, 泛型提供瞭編譯時類型安全檢測機制，該機制允許開發者在編譯時檢測到非法的類型。

泛型的本質是參數化類型，也就是說所操作的數據類型被指定為一個參數。

泛型帶來的好處

在沒有泛型的情況的下，通過對類型 Object 的引用來實現參數的“任意化”，“任意化”帶來的缺點是要做顯式的強制類型轉換，而這種轉換是要求開發者對實際參數類型可以預知的情況下進行的。對於強制類型轉換錯誤的情況，編譯器可能不提示錯誤，在運行的時候才出現異常，這是本身就是一個安全隱患。

那麼泛型的好處就是在編譯的時候能夠檢查類型安全，並且所有的強制轉換都是自動和隱式的。

public class GlmapperGeneric<T> {
        private T t;
    public void set(T t) { this.t = t; }
    public T get() { return t; }

    public static void main(String[] args) {
        // do nothing
    }

  /**
    * 不指定類型
    */
  public void noSpecifyType(){
    GlmapperGeneric glmapperGeneric = new GlmapperGeneric();
    glmapperGeneric.set("test");
    // 需要強制類型轉換
    String test = (String) glmapperGeneric.get();
    System.out.println(test);
  }

  /**
    * 指定類型
    */
  public void specifyType(){
    GlmapperGeneric<String> glmapperGeneric = new GlmapperGeneric();
    glmapperGeneric.set("test");
    // 不需要強制類型轉換
    String test = glmapperGeneric.get();
    System.out.println(test);
  }
}

上面這段代碼中的 specifyType 方法中 省去瞭強制轉換，可以在編譯時候檢查類型安全，可以用在類，方法，接口上。

泛型中通配符

我們在定義泛型類，泛型方法，泛型接口的時候經常會碰見很多不同的通配符，比如 T，E，K，V 等等，這些通配符又都是什麼意思呢？

常用的 T，E，K，V，？

本質上這些個都是通配符，沒啥區別，隻不過是編碼時的一種約定俗成的東西。比如上述代碼中的 T ，我們可以換成 A-Z 之間的任何一個 字母都可以，並不會影響程序的正常運行，但是如果換成其他的字母代替 T ，在可讀性上可能會弱一些。通常情況下，T，E，K，V，？是這樣約定的：

  • ？表示不確定的 java 類型
  • T (type) 表示具體的一個java類型
  • K V (key value) 分別代表java鍵值中的Key Value
  • E (element) 代表Element

？無界通配符

先從一個小例子看起，原文在這裡。

我有一個父類 Animal 和幾個子類，如狗、貓等，現在我需要一個動物的列表，我的第一個想法是像這樣的：

List<Animal> listAnimals

但是老板的想法確實這樣的：

List<? extends Animal> listAnimals

為什麼要使用通配符而不是簡單的泛型呢？通配符其實在聲明局部變量時是沒有什麼意義的，但是當你為一個方法聲明一個參數時，它是非常重要的。

static int countLegs (List<? extends Animal > animals ) {
    int retVal = 0;
    for ( Animal animal : animals )
    {
        retVal += animal.countLegs();
    }
    return retVal;
}

static int countLegs1 (List< Animal > animals ){
    int retVal = 0;
    for ( Animal animal : animals )
    {
        retVal += animal.countLegs();
    }
    return retVal;
}

public static void main(String[] args) {
    List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
     // 不會報錯
    countLegs( dogs );
    // 報錯
    countLegs1(dogs);
}

當調用 countLegs1 時，就會飄紅，提示的錯誤信息如下：

所以，對於不確定或者不關心實際要操作的類型，可以使用無限制通配符（尖括號裡一個問號，即），表示可以持有任何類型。像 countLegs 方法中，限定瞭上屆，但是不關心具體類型是什麼，所以對於傳入的 Animal 的所有子類都可以支持，並且不會報錯。而 countLegs1 就不行。

上界通配符 < ? extends E>

上屆：用 extends 關鍵字聲明，表示參數化的類型可能是所指定的類型，或者是此類型的子類。

在類型參數中使用 extends 表示這個泛型中的參數必須是 E 或者 E 的子類，這樣有兩個好處：

  • 如果傳入的類型不是 E 或者 E 的子類，編譯不成功
  • 泛型中可以使用 E 的方法，要不然還得強轉成 E 才能使用
private <K extends A, E extends B> E test(K arg1, E arg2){
    E result = arg2;
    arg2.compareTo(arg1);
    //.....
    return result;
}

類型參數列表中如果有多個類型參數上限，用逗號分開

下界通配符 < ? super E>

下界: 用 super 進行聲明，表示參數化的類型可能是所指定的類型，或者是此類型的父類型，直至 Object

在類型參數中使用 super 表示這個泛型中的參數必須是 E 或者 E 的父類。

private <T> void test(List<? super T> dst, List<T> src){
    for (T t : src) {
        dst.add(t);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    List<Dog> dogs = new ArrayList<>();
    List<Animal> animals = new ArrayList<>();
    new Test3().test(animals,dogs);
}
// Dog 是 Animal 的子類
class Dog extends Animal {

}

dst 類型 “大於等於” src 的類型，這裡的“大於等於”是指 dst 表示的范圍比 src 要大，因此裝得下 dst 的容器也就能裝 src 。

上界通配符主要用於讀數據，下界通配符主要用於寫數據。

？和 T 的區別

？和 T 都表示不確定的類型，區別在於我們可以對 T 進行操作，但是對 ？不行，比如如下這種 ：

// 可以
T t = operate();

// 不可以
？car = operate();

簡單總結下：

T 是一個 確定的 類型，通常用於泛型類和泛型方法的定義，？是一個 不確定 的類型，通常用於泛型方法的調用代碼和形參，不能用於定義類和泛型方法。

區別1：通過 T 來 確保 泛型參數的一致性

// 通過 T 來 確保 泛型參數的一致性
public <T extends Number> void
test(List<T> dest, List<T> src)

//通配符是 不確定的，所以這個方法不能保證兩個 List 具有相同的元素類型
public void
test(List<? extends Number> dest, List<? extends Number> src)

像下面的代碼中，約定的 T 是 Number 的子類才可以，但是申明時是用的 String ，所以就會飄紅報錯。

不能保證兩個 List 具有相同的元素類型的情況

GlmapperGeneric<String> glmapperGeneric = new GlmapperGeneric<>();
List<String> dest = new ArrayList<>();
List<Number> src = new ArrayList<>();
glmapperGeneric.testNon(dest,src);

上面的代碼在編譯器並不會報錯，但是當進入到 testNon 方法內部操作時（比如賦值），對於 dest 和 src 而言，就還是需要進行類型轉換。

區別2：類型參數可以多重限定而通配符不行

使用 & 符號設定多重邊界（Multi Bounds)，指定泛型類型 T 必須是 MultiLimitInterfaceA 和 MultiLimitInterfaceB 的共有子類型，此時變量 t 就具有瞭所有限定的方法和屬性。對於通配符來說，因為它不是一個確定的類型，所以不能進行多重限定。

區別3：通配符可以使用超類限定而類型參數不行

類型參數 T 隻具有 一種 類型限定方式：

T extends A

但是通配符 ? 可以進行 兩種限定：

? extends A
? super A

`Class`和 `Class`區別

前面介紹瞭 ？和 T 的區別，那麼對於，Class<T>和<Class<?>又有什麼區別呢？
Class<T>和Class<?>

最常見的是在反射場景下的使用，這裡以用一段發射的代碼來說明下。

// 通過反射的方式生成  multiLimit
// 對象，這裡比較明顯的是，我們需要使用強制類型轉換
MultiLimit multiLimit = (MultiLimit)
Class.forName("com.glmapper.bridge.boot.generic.MultiLimit").newInstance();

對於上述代碼，在運行期，如果反射的類型不是 MultiLimit 類，那麼一定會報 java.lang.ClassCastException 錯誤。

對於這種情況，則可以使用下面的代碼來代替，使得在在編譯期就能直接 檢查到類型的問題：

Class<T>在實例化的時候，T 要替換成具體類。Class<?>它是個通配泛型，? 可以代表任何類型，所以主要用於聲明時的限制情況。比如，我們可以這樣做申明：

// 可以
public Class<?> clazz;
// 不可以，因為 T 需要指定類型
public Class<T> clazzT;

所以當不知道定聲明什麼類型的 Class 的時候可以定義一 個Class。

那如果也想public Class<T> clazzT;這樣的話，就必須讓當前的類也指定 T ，

public class Test3<T> {
    public Class<?> clazz;
    // 不會報錯
    public Class<T> clazzT;

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