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Java泛型中<?> 和 <? extends Object> 的异同分析

相信很多人和我一样,接触Java多年,却仍旧搞不清楚 Java 泛型中 <?><? extends Object>的相似和不同。但是,这应该是一个比较高端大气上档次的Question, 在我们进行深入的探讨之前,有必要对Java泛型有一个基础的了解。详细请看上一篇文章!
重温Java泛型,带你更深入地理解它,更好的使用它!

1. 泛型产生的背景

在 JDK5 中引入了泛型来消除编译时错误和加强类型安全性。这种额外的类型安全性消除了某些用例中的强制转换,并使程序员能够编写泛型算法,这两种方法都可以生成更具可读性的代码。

例如,在 JDK5 之前,我们必须使用强制转换来处理列表的元素。这反过来又产生了一类特定的运行时错误:

List aList = new ArrayList();
aList.add(new Integer(1));
aList.add("a_string");

for (int i = 0; i < aList.size(); i++) {
    Integer x = (Integer) aList.get(i);
}

现在,我们想解决两个问题:

  • 我们需要一个显式转换来从 aList 中提取值——类型取决于左侧的变量类型(在本例中为Integer
  • 当我们试图将 a_string 转换为 Integer 时,在第二次迭代中会出现运行时错误。

泛型填补了这个空白,代码如下:

List<Integer> iList = new ArrayList<>();
iList.add(1);
iList.add("a_string"); // compile time error

for (int i = 0; i < iList.size(); i++) {
    int x = iList.get(i);
}

执行上述代码,编译器会告诉我们,无法将 a_string 添加到 Integer 类型的 List 中,这比起在运行时才发现异常要好很多。
而且,不需要显式转换,因为编译器已经知道 iList 包含 Integer类型的数据。另外,由于自动拆箱的关系,我们甚至不需要使用 Integer 类型,它的原始类型就足够了。

2. 泛型中的通配符

问号或通配符在泛型中用来表示未知类型。它可以有三种形式:

  • 无界通配符: List<?> 表示未知类型的列表
  • 上界通配符:List<? extends Number> 表示 Number 或其子类型(如IntegerDouble)的列表
  • 下界通配符:List<? super Integer> 表示Integer或其超类型NumberObject的列表

由于 Object 是 Java 中所有类型的固有超类,所以我们会认为它也可以表示未知类型。换句话说,List<?>List<Object> 可以达到相同的目的。但事实并非如此。

来看看这两个方法:

public static void printListObject(List<Object> list) {    
    for (Object element : list) {        
        System.out.print(element + " ");    
    }        
}    

public static void printListWildCard(List<?> list) {    
    for (Object element: list) {        
        System.out.print(element + " ");    
    }     
}

给出一个整数的列表,比如:

List<Integer> li = Arrays.asList(1, 2, 3);

执行 printListObject(li) 不会编译,并且我们将得到以下错误:

The method printListObject(List<Object>) is not applicable for the arguments (List<Integer>)

而执行 printListWildCard(li) 将通过编译,并将 1 2 3 输出到控制台。

3. <?>和<? extends Object>的相同之处

在上面的示例中,如果我们将 printListWildCard 方法更改为:

public static void printListWildCard(List<? extends Object> list)

它的工作方式与 printListWildCard(List<?>)相同。这是因为 Object 是 Java 所有对象的超类,基本上所有的东西都扩展了Object。因此,这个方法也会处理一个 Integer 类型的List。

也就是说, <?> 和 <? extends Object> 在这个例子中是同一个意思。

虽然在大多数情况下,这是正确的,但也有一些区别。接下来我们就来看看它们之间的差异。

4. <?>和<? extends Object>的不同之处

可重构类型是指那些在编译时未被擦除的类型。换句话说,一个不可重构类型,运行时将比编译时表达的信息更少,因为其中一些信息会被擦除。

一般来说,参数化类型是不可重新定义的。比如 List<String>Map<Integer,String> 就不可重新定义。编译器会擦除它们的类型,并将它们分别视为列表和映射。

这个准则的唯一例外是无界通配符类型。也就是说, List<?> 以及 Map<?, ?> 是可重写的。

另外,List<? extends Object> 不可重写。虽然微妙,但这是一个显著的区别。

不可重构的类型在某些情况下不能使用,例如在 instanceof 运算符或作为数组的元素。

所以,如果我们的代码写成这样:

List someList = new ArrayList<>();
boolean instanceTest = someList instanceof List<?>

代码编译后,instanceTesttrue
但是,如果我们在 List<? extends Object> 上使用 instanceof 运算符:

List anotherList = new ArrayList<>();
boolean instanceTest = anotherList instanceof List<? extends Object>;

那么第2行不编译。
类似地,在下面的代码片段中,第1行编译,但第2行不编译:

List<?>[] arrayOfList = new List<?>[1];
List<? extends Object>[] arrayOfAnotherList = new List<? extends Object>[1]

5.结语

好了,文章到此就划上句号了,在本文中,我们主要讨论了<?> 和 <? extends Object>的异同,虽然基本上是相似的,但两者在可变与否方面存在细微差异。

正文到此结束