Java——通配符以及上下限

在 Java 泛型中，通配符 ? 用于表示未知类型，通常用于增强泛型的灵活性。通配符可以与 上限 和 下限 结合使用，进一步限制类型的范围。以下是通配符及其上下限的详细介绍：

一、通配符 ? 的基本用法

通配符 ? 表示未知类型，可以用于泛型类、泛型接口和泛型方法的参数类型。

示例：使用通配符

// 定义一个方法，接受任意类型的 List
public static void printList(List<?> list) {
    for (Object element : list) {
        System.out.print(element + " ");
    }
    System.out.println();
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3);
        List<String> strList = Arrays.asList("A", "B", "C");

        printList(intList); // 输出: 1 2 3
        printList(strList); // 输出: A B C
    }
}

二、通配符的上限（Upper Bound）

通配符的上限通过 ? extends T 表示，限制类型必须是 T 或其子类。

1. 使用场景

• 用于读取数据（生产者）。
• 不能写入数据（消费者），因为类型未知。

示例：通配符上限

// 定义一个方法，接受 Number 或其子类的 List
public static void printNumbers(List<? extends Number> list) {
    for (Number number : list) {
        System.out.print(number + " ");
    }
    System.out.println();
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3);
        List<Double> doubleList = Arrays.asList(1.1, 2.2, 3.3);

        printNumbers(intList); // 输出: 1 2 3
        printNumbers(doubleList); // 输出: 1.1 2.2 3.3

        // 以下代码会报错，因为 String 不是 Number 的子类
        // List<String> strList = Arrays.asList("A", "B", "C");
        // printNumbers(strList);
    }
}

三、通配符的下限（Lower Bound）

通配符的下限通过 ? super T 表示，限制类型必须是 T 或其父类。

1. 使用场景

• 用于写入数据（消费者）。
• 不能读取特定类型的数据（生产者），因为类型未知。

示例：通配符下限

// 定义一个方法，向 List 中添加 Integer 或其父类的元素
public static void addNumbers(List<? super Integer> list) {
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Number> numberList = new ArrayList<>();
        addNumbers(numberList); // 添加 Integer 到 Number 列表
        System.out.println(numberList); // 输出: [1, 2, 3]

        List<Object> objectList = new ArrayList<>();
        addNumbers(objectList); // 添加 Integer 到 Object 列表
        System.out.println(objectList); // 输出: [1, 2, 3]

        // 以下代码会报错，因为 String 不是 Integer 的父类
        // List<String> strList = new ArrayList<>();
        // addNumbers(strList);
    }
}

四、通配符的 PECS 原则

PECS（Producer Extends, Consumer Super）是使用通配符的重要原则：

• Producer Extends：如果泛型是生产者（提供数据），使用 ? extends T。
• Consumer Super：如果泛型是消费者（接受数据），使用 ? super T。

示例：PECS 原则

// 生产者：从源列表复制数据到目标列表
public static <T> void copy(List<? extends T> src, List<? super T> dest) {
    for (T element : src) {
        dest.add(element);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> src = Arrays.asList(1, 2, 3);
        List<Number> dest = new ArrayList<>();
        copy(src, dest); // 复制 Integer 到 Number 列表
        System.out.println(dest); // 输出: [1, 2, 3]
    }
}

五、通配符的注意事项

1. 不能直接实例化泛型类型：
   由于类型擦除，无法直接实例化泛型类型（如 new T()）。
2. 不能用于静态上下文：
   类的类型参数不能用于静态方法或静态字段。
3. 类型擦除：
   泛型信息在编译后会被擦除，替换为 Object 或指定的上限类型。

六、总结

• 通配符 ?：表示未知类型，增强泛型的灵活性。
• 上限 ? extends T：限制类型必须是 T 或其子类，适用于生产者。
• 下限 ? super T：限制类型必须是 T 或其父类，适用于消费者。
• PECS 原则：生产者用 extends，消费者用 super。

通过合理使用通配符及其上下限，可以编写更通用、更灵活的泛型代码。