通配符（Wildcard）

通配符（Wildcard）是 Java 泛型中非常重要的一个特性，它允许我们处理未知类型的数据。

1. 什么是通配符？

通配符（?）是一种特殊的泛型符号，用于表示某种未知类型。它通常出现在方法参数、返回值或变量声明中，用来增强代码的灵活性。

示例：

public void printList(List<?> list) {
    for (Object obj : list) {
        System.out.println(obj);
    }
}

在这个例子中，List<?> 表示一个 List，但它的具体类型未知（可以是任何类型）。通过使用通配符，这个方法可以接受任意类型的 List。

2. 三种通配符的含义

Java 中的通配符分为三种：无界通配符、上界通配符和下界通配符。它们的作用不同，适用于不同的场景。

(1) 无界通配符：<?>

• 含义：表示任意类型。
• 用途：当你不需要关心具体的类型时，可以使用无界通配符。

示例：

public void printList(List<?> list) {
    for (Object obj : list) {
        System.out.println(obj);
    }
}

// 使用
List<String> stringList = Arrays.asList("A", "B");
List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3);

printList(stringList); // 可以传入 List<String>
printList(intList);    // 也可以传入 List<Integer>

在这个例子中，List<?> 表示可以接受任意类型的 List，但我们只能将其元素视为 Object 类型（因为具体类型未知）。

(2) 上界通配符：<? extends T>

• 含义：表示某个类型 T 或其子类。
• 用途：当你需要读取数据，并且希望这些数据是某个类型或其子类时，可以使用上界通配符。

示例：

public void printNumbers(List<? extends Number> list) {
    for (Number num : list) {
        System.out.println(num);
    }
}

// 使用
List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<Double> doubleList = Arrays.asList(1.1, 2.2, 3.3);

printNumbers(intList);   // 可以传入 List<Integer>
printNumbers(doubleList); // 也可以传入 List<Double>

在这个例子中，List<? extends Number> 表示可以接受 Number 或其子类（如 Integer、Double 等）的列表。由于我们知道所有元素都是 Number 的子类，因此可以安全地读取它们作为 Number 类型。

注意：使用上界通配符时，不能向集合中添加元素（除了 null），因为编译器无法确定具体类型。

为什么不能写入？

List<? extends Number> numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(new Integer(1)); // 编译错误
numbers.add(new Double(1.1)); // 编译错误
numbers.add(null);           // 允许，因为 null 是所有类型的子类

(3) 下界通配符：<? super T>

• 含义：表示某个类型 T 或其父类。
• 用途：当你需要写入数据，并且希望这些数据是某个类型或其父类时，可以使用下界通配符。

示例：

public void addNumbers(List<? super Integer> list) {
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
}

// 使用
List<Number> numberList = new ArrayList<>();
addNumbers(numberList); // 可以传入 List<Number>

List<Object> objectList = new ArrayList<>();
addNumbers(objectList); // 也可以传入 List<Object>

在这个例子中，List<? super Integer> 表示可以接受 Integer 或其父类（如 Number、Object 等）的列表。由于我们知道 Integer 是这些类型的子类，因此可以安全地向集合中添加 Integer 类型的元素。

注意：使用下界通配符时，读取数据时只能将其视为 Object 类型，因为具体类型未知。

为什么读取受限？

List<? super Integer> numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(1); // 允许写入 Integer
Object obj = numbers.get(0); // 只能读取为 Object

3. 通配符的实际应用场景

(1) 上界通配符的应用

上界通配符常用于读取数据的场景，例如计算集合中的最大值、打印集合内容等。

示例：计算集合中的最大值

public <T extends Comparable<? super T>> T max(List<? extends T> list) {
    if (list.isEmpty()) {
        throw new IllegalArgumentException("List is empty");
    }
    T max = list.get(0);
    for (T item : list) {
        if (item.compareTo(max) > 0) {
            max = item;
        }
    }
    return max;
}

// 使用
List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 5, 3);
System.out.println(max(intList)); // 输出 5

在这个例子中，List<? extends T> 允许我们接受任何 T 或其子类的列表，而 Comparable<? super T> 则允许我们比较 T 或其父类的对象。

(2) 下界通配符的应用

下界通配符常用于写入数据的场景，例如向集合中添加元素。

示例：向集合中添加元素

public void copy(List<? super Integer> dest, List<? extends Number> src) {
    for (Number num : src) {
        dest.add((Integer) num.intValue());
    }
}

// 使用
List<Integer> intList = new ArrayList<>();
List<Number> numberList = Arrays.asList(1.1, 2.2, 3.3);

copy(intList, numberList);
System.out.println(intList); // 输出 [1, 2, 3]

在这个例子中，List<? super Integer> 允许我们将 Integer 类型的元素添加到目标集合中，而 List<? extends Number> 则允许我们从源集合中读取 Number 类型的元素。

4. 总结

学习建议

1. 先掌握基本概念：理解通配符的基本含义和限制。
2. 结合实际场景练习：尝试在集合操作中使用通配符，体会它们的作用。
3. 多看源码：Java 标准库（如 Collections 类）中有很多使用通配符的例子，可以帮助你加深理解。