java泛型通配符

【0】README

0.1）以下内容转自： http://blog.csdn.net/baple/article/details/25056169
0.2） T 有类型 + ？未知类型

一、通配符的上界（extends关键字）

既然知道List并不是List的子类型，那就需要去寻找替他解决的办法，是AnimalTrianer.act()方法变得更为通用（既可以接受List类型，也可以接受List等参数）。在java里解决办法就是使用通配符“？”，具体到AnimalTrianer,就是将方法改为act(List<？ extends Animal> list),当中“？”就是通配符，而“？ extends Animal”则表示通配符“？”的上界为Animal，换句话说就是，“？ extends Animal”可以代表Animal或其子类，可代表不了Animal的父类（如Object），因为通配符的上界是Animal。
如下，为改进之后的AnimalTrianer

publicclass AnimalTrainer {publicvoid act(List<? extends Animal> list) {for (Animal animal : list) {animal.eat();}}
}

再来测试一下，如下，发现Test 2 可以通过编译了：

publicclass TestAnimal {publicstaticvoid main(String[] args) {AnimalTrainer animalTrainer = new AnimalTrainer();//Test 1List<Animal> animalList = new ArrayList<>();animalList.add(new Cat("cat1"));animalList.add(new Bird("bird1"));animalTrainer.act(animalList);  //可以通过编译//Test 2List<Cat> catList = new ArrayList<>();catList.add(new Cat("cat2"));catList.add(new Cat("cat3"));animalTrainer.act(catList);     //也可以通过编译}
}

经过上述分析，可以知道List< Animal>和List< Cat>都是List< ? extends Animal>的子类型，类似有List< Bird>,List< Magpie>也是List< ? extends Animal>的子类型。

Conclusion）现总结如下，对于通配符的上界，有以下几条基本规则：（假设给定的泛型类型为G，(如List中的List),两个具体的泛型参数X、Y，当中Y是X的子类（如上的Animal和Cat））（干货）

C1） G< ? extends Y> 是 G< ? extends X>的子类型（如List< ? extends Cat> 或 List< Animal> 是 List< ? extends Animal>的子类型）。
C2） G< X> 是 G< ? extends X>的子类型（如List< Animal> 是 List< ? extends Animal>的子类型）
C3） G< ?> 与 G< ? extends Object>等同，如List< ?> 与List< ? extends Object>等同。
学到这里，可能会遇到一些疑惑的地方，或者说事理解不透的地方，先观察如下两段代码片段，判断一下其是否可行？？

//"代码1"
public void testAdd(List<? extends Animal> list){//....其他逻辑list.add(new Animal("animal"));list.add(new Bird("bird"));list.add(new Cat("cat"));}
//"代码2"
List<? extends Animal> list = new ArrayList<>();
list.add(new Animal("animal"));
list.add(new Bird("bird"));
list.add(new Cat("cat"));

对以上代码的分析（Analysis）： 因为“？ extends Animal”可代表Animal或其子类（Bird，Cat），那上面的操作应该是可行的。事实上是”不行“，即无法通过编译。为什么呢？？

A1）在解释之前，再来重新强调一下已经知道的规则：在List< Animal> list里只能添加Animal类对象及其子类对象（如Cat和Bird对象），在List< Bird>里只能添加Bird类和其子类对象（如Magpie），可不能添加Animal对象（不是Bird的子类），类似的在List< Cat>和List< Magpie>里只能添加Cat和Bird对象（或其子类对象，不过这没有列出）。
A2）现在再回头看一下testAdd（）方法： 我们知道List< Animal>、List< Cat>等都是List<？ extends Animal>的子类型。先假设传入的参数为为List< Animal>,则第一段代码的三个“add”操作都是可行的；可如果是List< Bird>呢？？则只有第二个“add”可以执行；再假设传入的是List< Tiger>（Tiger是想象出来的，可认为是Cat的子类），则三个“add”操作都不能执行。
A3）现在反过来说：给testAdd传入不同的参数，三个“add”操作都可能引发类型不兼容问题，而传入的参数是未知的，所以java为了保护其类型一致，禁止向List< ? extends Animal>添加任意对象，不过却可以添加null，即list.add(null)是可行的。
A4）有了上面谈到的基础，再来理解第二段代码就不难了： 因为List< ? extends Animal>的类型“？ extends Animal”无法确定，可以是Animal，Bird或者Cat等，所以为了保护其类型的一致性，也是不能往list添加任意对象的，不过却可以添加null。

先总结如下：不能往List< ? extends Animal> 添加任意对象，除了null。

另外提醒大家注意的一点是：在List< ? extends Animal> 可以是Animal类对象或Bird对象等（只是某一类对象），反过来说，在List< ? extends Animal> list里的都是Animal对象，即Bird也是Animal对象，Cat也是Animal对象（用java的语言来说就是子类可以指向父类，父类却不能指向子类），那么在Animal里的所有方法都是可以调用的，如下：
for (Animal animal : list) { animal.eat(); }

二、通配符的下界（super关键字）

既然有了通配符的上界，自然有着通配符的下界。可以如此定义通配符的下界 List< ? super Bird>，其中”Bird“就是通配符的下界。
Attention）注意：不能同时声明泛型通配符申明上界和下界。
1）在谈注意细节之前，我们先看一下通配符的使用规则——对于通配符的上界，有以下几条基本规则：（假设给定的泛型类型为G，(如List中的List),两个具体的泛型参数X、Y，当中Y是X的子类（如上的Animal和Cat））
G< ? super X> 是 G< ? super Y>的子类型（如List< ? super Animal> 是 List< ? super Bird>的子类型）。（干货——List< ? super Animal> 是 List< ? super Bird>的子类型，其中Bird extends Animal）
G< X> 是 G< ? super X>的子类型（如List< Animal> 是 List< ? super Animal>的子类型）
（干货——List< Animal> 是 List< ? super Animal>的子类型）
2）现在再来看如下代码，判断其是否符合逻辑：

//"代码1"
public void testAdd(List<? super Bird> list){list.add(new Bird("bird"));list.add(new Magpie("magpie"));}//"代码2"
List<? super Bird> list = new ArrayList<>();
list.add(new Bird("bird"));
list.add(new Magpie("magpie"));
list.add(new Animal("animal"));

对以上代码的分析（Analysis）

A1）看第一段代码，其分析如下:因为”? super Bird”代表了Bird或其父类，而Magpie是Bird的子类，所以上诉代码不可通过编译。而事实上是”行“，为什么呢？2？
A2）在解疑之前，再来强调一个知识点，子类可以指向父类，即Bird也是Animal对象。现在考虑传入到testAdd（）的所有可能的参数，可以是List,List,或者List等等，发现这些参数的类型是Bird或其父类，那我们可以这样看，把bird、magpie看成Bird对象，也可以将bird、magpie看成Animal对象，类似的可看成Object对象，最后发现这些添加到List< ? supe Bird> list里的对象都是同一类对象（如本文刚开篇提到的Test 1），因此testAdd方法是符合逻辑，可以通过编译的。：
A3）现在再来看一下第二段代码： 对于，第二、三行代码的解释和上文一样，至于最后一行“list.add(newAnimal(“animal”))”是无法通过编译的，为什么的？？为了保护类型的一致性，因为“？ super Bird”可以是Animal，也可以是Object或其他Bird的父类，因无法确定其类型，也就不能往List< ? super Bird>添加Bird的任意父类对象。
- 既然无法确定其父类对象，那该如何遍历List< ? super Bird> ? 因为Object是所有类的根类,所以可以用Object来遍历。如下，不过貌似其意义不大。
  for (Object object : list) {//…}
A4）那“？ super BoundingType”可以应用在什么地方呢？？“？ super BoundingType”应用相对广泛，只不过是混合着用。下面举个简单的例子。先假设有以下两个Student和CollegeStudent，当中CollegeStudent继承Student，如下：
（干货荔枝）

public class Student implements Comparable<Student>{privateint id;public Student(int id) {this.id = id;}@Overridepublicint compareTo(Student o) {return (id > o.id) ? 1 : ((id < o.id) ? -1 : 0);}
} 
publicclass CollegeStudent extends Student{public CollegeStudent(int id) {super(id);}
}

先需要根据他们的id对他们进行排序（注意此处是对数组对象进行排序），设计方法如下，（n指数组元素的个数）：

public static <T extends Comparable<? super T>> void selectionSort(T[] a,int n)

先理解此方法含义，首先< T extends Comparable< T>>规定了数组中对象必须实现Comparable接口，Comparable< ? Super T>表示如果父类实现Comparable接口，其自身可不实现，如CollegeStudent。先假设有一个CollegeStudent的数组，如下：

CollegeStudent[] stu = new CollegeStudent[]{new CollegeStudent(3),new CollegeStudent(2),new CollegeStudent(5),new CollegeStudent(4)};

执行方法 selectionSort(stu,4)是完全可以通过的。可如果定义的selectionSort方法如下：

public static <T extends Comparable<T>> void selectionSort(T[] a,int n)

则方法selectionSort(stu,4)不能执行,因为CollegeStudent没有实现Comparable< CollegeStudent>接口。换句话就是“？ super T”使selectionSort方法变得更为通用了。 （源代码参见文末）

三、无界通配符

1）知道了通配符的上界和下界，其实也等同于知道了无界通配符，不加任何修饰即可，单独一个“？”。如List< ?>，“？”可以代表任意类型，“任意”也就是未知类型。
2）无界通配符通常会用在下面两种情况： （干货——无界通配符通常会用在下面两种情况）

2.1）当方法是使用原始的Object类型作为参数时，如下：

public static void printList(List<Object> list) {for (Object elem : list)System.out.println(elem + "");System.out.println();
}

可以选择改为如下实现：

publicstaticvoid printList(List<?> list) {for (Object elem: list)System.out.print(elem + "");System.out.println();
}

这样就可以兼容更多的输出，而不单纯是List,如下：

List<Integer> li = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<String>  ls = Arrays.asList("one", "two", "three");
printList(li);
printList(ls);

2.2）在定义的方法体的业务逻辑与泛型类型无关：如List.size,List.cleat。实际上，最常用的就是Class< ?>,因为Class< T>并没有依赖于T。（干货——这里又用到了java的反射机制）
Attention）最后提醒一下的就是： List< Object>与List< ?>并不等同，List< Object>是List< ?>的子类。还有不能往List< ?> list里添加任意对象，除了null。

【4】 source code at a glance

（https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/blob/master/chapter12/StudentTest.java）

package com.corejava.chapter12_4;import static java.lang.System.*;
public class StudentTest
{public static void main(String[] args){CollegeStudent[] stu = new CollegeStudent[]{new CollegeStudent(3),new CollegeStudent(2),new CollegeStudent(5),new CollegeStudent(4)};sortWithoutWildCard(stu);for(CollegeStudent cs : stu){out.println(cs.toString());}}// take insertion sort by id from small to larger order// T=CollegeStudent，然而CollegeStudent并没有继承Comparable<CollegeStudent>,// 仅仅是继承了Comparable<Student>,且Comparable<Student> 与 Comparable<CollegeStudent> 并没有任何关系// 即使 CollegeStudent extends Student// 但是这里并没有报错，不觉明里（理论上是说不通的，但实际上却没有报错）public static <T extends Comparable<T>> void sortWithoutWildCard(T[] a){       // CompaT temp;int j;for (int i = 1; i < a.length; i++){temp = a[i];for (j = i; j > 0 && a[j-1].compareTo(temp) > 0; j--){a[j] = a[j-1];}a[j] = temp;}}// 这里T=CollegeStudent，理论上是说的通的（实际编译也可以通过）// 因为这里的泛型方法的类型限定为 <T extends Comparable<? super T>>// 而 Comparable<Student> 是  Comparable<? super T> 的子类，且CollegeStudent extends Comparable<Student>public static <T extends Comparable<? super T>> void sortWithWildCard(T[] a){T temp;int j;for (int i = 1; i < a.length; i++){temp = a[i];for (j = i; j > 0 && a[j-1].compareTo(temp) > 0; j--){a[j] = a[j-1];}a[j] = temp;}}
}class Student implements Comparable<Student>
{private int id;public Student(int id){this.id = id;}@Overridepublic int compareTo(Student o){return this.id - o.id;}@Overridepublic String toString(){return id + " ";}
}class CollegeStudent extends Student //implements Comparable<CollegeStudent>
{public CollegeStudent(int id){super(id);}
}