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Java泛型之通配符类型

article 2024/11/20 21:24:33

1. 案例分析

class Animal {
    @Override
    public String toString() {
        return "animal";
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public String toString() {
        return "cat";
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public String toString() {
        return "dog";
    }
}

public class App {
    public static void show(ArrayList<Animal> animals) {
        for(Animal a : animals) {
            System.out.println(a);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Cat> list = new ArrayList<Cat>();
        list.add(new Cat());
        show(list);
        list.get(0).getCat();
    }
}

在main方法中，构造了一个ArrayList类的对象，调用show方法打印该对象中的元素。一切看起来都很正常，结果在编译时，编译器报错如下：

在这里插入图片描述
[分析]：
Cat是Animal的子类， ArrayList<Cat>理应是ArrayList<Animal>的子类了，为何还提示“不兼容的类型”？其实这只不过是我们想当然而已，假如ArrayList<Cat>可以转型为ArrayList<Animal>，那么利用后者就可以添加任何派生于Animal的对象了，如Dog类的对象，这就失去了ArrayList<Cat>原本的目的了，因此编译器才会给我们报告错误。
那么ArrayList<Cat>、 ArrayList<Dog>，甚至ArrayList<String>，它们有没有公共的父类型呢？答案是有，那就是ArrayList<?>， "?" 是通配符，代表任意类型。

好，修改代码，将show()中的参数修改为ArrayList<?>类型。
同时注意，在show()中，由于元素类型是未知的，所以不能用for(Animal a : animals)来循环，但是所有的对象类型都是Object的子类，所以可以使用Object来替代，否则报错(不兼容的类型， capture#1, 共 ?无法转换为Animal)。

public static void show(ArrayList<?> animals) {
        for(Object a : animals) {
            System.out.println(a);
        }
    }

此时编译，一切正常运行。

[注意]：
再来关注一下 void show(ArrayList<?> animals) 函数，由于使用了通配符类型，因此不能往animals中写入任何对象，毕竟元素的类型是未知的，如果允许你写入，那岂不是可以写入任意类型的对象了？显然，这是不允许的。同时也不能调用animals中存储的对象的方法（从Object类继承的方法除外），因为类型都不确定，又怎么能知道这些方法有没有呢？例如下面的代码在编译期间就会报错。

public static void show(ArrayList<?> animals) {
        animals.add(new Dog());		// error
        animals.get(0).showCat();	// error
        // ... 
}

在这里插入图片描述

2. 通配符的子类型限定(`<? extends T>)`

"?"这种通配符貌似功能很强大，可以匹配任何类型，但实际上，你会发现什么都做不了。其实，我们可以对通配符做限定，来缩小通配符匹配的范围。例如，对于上面的例子，我们希望是任何Animal类的子类型，而不是所有类型，于是可以用通配符： ？ extends Animal来表示。要注意的是，这里的extends和类继承的extends并不是一个含义， 前者只是表示Animal或者任何Animal的子类型， extends后的类型也可以是接口类型。
对通配符进行限定后就比较明确了， ArrayList<? extends Animal>是ArrayList<Cat>和ArrayList<Dog>的父类型，而不是ArrayList<String>或ArrayList<Double>...的父类型。

abstract class Shape {
    public abstract void draw(Canvas c);
}

class Circle extends Shape {
    private int num;

    public Circle(int num) {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public void draw(Canvas c) {
        System.out.println("draw circle " + this.num + ".");
    }
}

class Rectangle extends Shape {
    private int num;

    public Rectangle(int num) {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public void draw(Canvas c) {
        System.out.println("draw rectangle " + this.num + ".");
    }
}

class Canvas {
    public void drawAll(ArrayList<? extends Shape> list) {
        for(Shape shape : list) {
            shape.draw(this);
        }
    }
}

public class App {

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Circle> circleList = new ArrayList<Circle>();
        circleList.add(new Circle(111));
        circleList.add(new Circle(222));

        ArrayList<Rectangle> rectList = new ArrayList<Rectangle>();
        rectList.add(new Rectangle(333));
        rectList.add(new Rectangle(444));

        Canvas can = new Canvas();
        can.drawAll(circleList);
        can.drawAll(rectList);
    }
}