Java泛型5——泛型通配符

注：以下内容基于Java 8，所有代码都已在Java 8环境下测试通过

目录：

• Java泛型1——概述
• Java泛型2——泛型类
• Java泛型3——泛型接口
• Java泛型4——泛型方法
• Java泛型5——泛型通配符
• Java泛型6——类型擦除

什么是通配符

在Java中，类与类之间是有继承关系的。例如，Integer 类继承自 Number 类，因此Integer 类的对象可以赋值给 Number 类的引用（即向上转型，这是可以实现多态性的一个重要因素）。但集合之间没有这种关系，也就是 LinkedList<Integer> 和 LinkedList<Number>之间并没有继承关系，它们都是LinkedList 类。因此 LinkedList<Number> 的集合并不能存放Integer 类型的变量（虽然Integer 类继承自 Number 类）。

比如下面这段代码：

public class Main {private static void dealTest(Test<Father> test) {System.out.println(test.getClass());}public static void main(String[] args) {Test<Father> tesF = new Test<>();Test<Child> testC = new Test<>();Main.dealTest(tesF);Main.dealTest(testC);//编译器报错}
}class Father {}class Child extends Father {}class Test<T> {}

这段代码定义了一个泛型类 Test ，并定义了一个处理该类的静态方法 dealTest()，该类接受一个 Test<Father> 对象作为参数。根据上面的介绍可以知道，虽然Child 是 Father 的子类，但Test<Child> 和 Test<Father> 之间并没有继承关系，因此静态方法 dealTest()不能接受一个 Test<Son> 对象。因此，若想让静态方法 dealTest()处理Test<Son> 对象，还需对其进行重载：

private static void dealTest(Test<Child> test) {}

但这显然违背了多态性的设计理念，而且这是编译器不允许的做法。如果能让 dealTest()方法不只接受Test<Father>对象，而是让其接受Test<XXX>对象，其中XXX代表某一类型内的类型参数，那么上面这个问题就可以解决了。

这就是泛型通配符的作用：泛型通配符用于限制类型参数的范围。

泛型通配符有 3 种形式：

• <?> ：无界通配符
• <? extends T> ：有上界的通配符
• <? super T> ：有下界的通配符

无界通配符

无界通配符：<?>，其中 ? 代表了任意一种数据类型。比如，下面这段代码：

public class Main {private static void dealTest(Test<?> test) {//?代表可以使用任意一种数据类型System.out.println(test.getClass());}public static void main(String[] args) {Test<Father> tesF = new Test<>();Test<Child> testC = new Test<>();Test<Integer> testI = new Test<>();Main.dealTest(tesF);Main.dealTest(testC);Main.dealTest(testI);}
}class Father {}class Child extends Father {}class Test<T> {}

由于使用了无界通配符，dealTest()方法可以接受具有不同泛型参数的泛型类 Test的对象。

需要注意：

• 不要混淆 Test<Object> 和 Test<?> ，Object 也是一种数据类型，因此 Test<Object> 代表参数类型只能为Object的Test类， Test<?>代表参数类型可以是任意数据类型的Test类

• 最后不要在实例化泛型类的时候使用无界通配符，<?> 集合的数据类型是不确定的，因此我们只能往集合中添加null，而且从其中取出的元素也只能赋值给Object对象。

  import java.util.LinkedList;public class Main {public static void main(String[] args) {LinkedList<?> list = new LinkedList<>();list.add(null);list.add(1);//编译器报错，只能放入null}
  }
  

上界通配符

上界通配符：<? extends T>，其中T 代表了类型参数的上界。上界通配符将类型参数限制为特定类型T及其子类型。比如，<? extends Number>表示类型参数可以是Number以及Number的子类。

可以使用上界通配符对上面的代码进行改写：

public class Main {private static void dealTest(Test<? extends Father> test) {//<? extends Father> 代表可以使用 Father 及其子类作为类型参数System.out.println(test.getClass());}public static void main(String[] args) {Test<Father> fatherTest = new Test<>();Test<Child> childTest = new Test<>();Main.dealTest(fatherTest);Main.dealTest(childTest);}
}class Father {}class Child extends Father {}class Test<T> {}

以 LinkedList<? extends Number> 为例，在使用上界通配符的时候需要注意：

LinkedList<? extends Number> 可以代表 LinkedList<? extends Interger>、 LinkedList<? extends Double>……但是，不能指定 LinkedList<? extends Number>的数据类型。如下：

import java.util.LinkedList;public class Main {public static void main(String[] args) {LinkedList<? extends Number> list1 = new LinkedList<Integer>();//编译正确LinkedList<? extends Number> list2 = new LinkedList<Double>();//编译正确LinkedList<? extends Number> list3 = new LinkedList<Object>();//编译器报错，超出上界LinkedList<Number> list4 = new LinkedList<Integer>();//编译器报错list1.add(1);//编译器报错list1.add(2.3);//编译器报错list1.add(null);//编译正确}
}

在看上面的代码之前，需要明确一个概念，那就是 LinkedList<? extends Number>表示这个集合可能是 LinkedList<? extends Interger>也可能是 LinkedList<? extends Double>，但它什么都可能是的后果就是它什么也不是，也就是说不能确定它到底是 LinkedList<? extends Interger>还是 LinkedList<? extends Double>或者其他什么集合，所以也就不能往里面添加具体类型的元素，因为不能确定它是什么类型的。但和无界通配符类似，可以往里面添加null。

下界通配符

下界通配符：<? super T>，与上界通配符刚好相反，T代表了类型参数的下界。类似地，下界通配符将类型参数限制为特定类型T及其超类。比如，<? extends Integer>表示类型参数可以是Integer以及Integer的超类。

可以使用下界通配符对上面的代码进行改写：

public class Main {private static void dealTest(Test<? super Child> test) {//<? super Child> 代表可以使用 Child 及其超类作为类型参数System.out.println(test.getClass());}public static void main(String[] args) {Test<Father> fatherTest = new Test<>();Test<Child> childTest = new Test<>();Main.dealTest(fatherTest);Main.dealTest(childTest);}
}class Father {}class Child extends Father {}class Test<T> {}

带有上界统配符的集合LinkedList<? extends Number>不能添加具体类型的元素，但是带有下界通配符的集合LinkedList<? super Number>可以添加Number类及其子类的对象，但是不能添加Number类的父类对象。因为LinkedList<? extends Number>最低也是个LinkedList<Number extends Number>集合，因此至少也能存放Number类对象，所以也可以存放Number子类对象。但是LinkedList<? extends Number>的上限不知道，所以类似于带有上界通配符的集合不能存放具体的数据类型，LinkedList<? extends Number>也不能存放Number父类的对象。

import java.util.LinkedList;public class Main {public static void main(String[] args) {LinkedList<? super Number> list1 = new LinkedList<Object>();//编译正确LinkedList<? super Number> list2 = new LinkedList<Integer>();//编译器报错，超出下界list1.add(1);//编译正确list1.add((Object) 2.5);//编译器报错，不能存放 Number 类的父类对象}
}