List<Dog> 是 List<Animal> 的子类吗？为什么 Java 泛型不是隐式多态的？

Question

我对 Java 泛型如何处理继承/多态性感到有点困惑。

假设以下层次结构 -

动物（父母）

狗- 猫（儿童）

所以假设我有一个方法 doSomething(List<Animal> animals) 。 By all the rules of inheritance and polymorphism, I would assume that a List<Dog> is a List<Animal> and a List<Cat> is a List<Animal> - and所以任何一个都可以传递给这个方法。不是这样。如果我想实现这种行为，我必须通过说 doSomething(List<? extends Animal> animals) 明确告诉该方法接受 Animal 的任何子类的列表。

我明白这是 Java 的行为。我的问题是 _为什么_？为什么多态一般都是隐式的，但是涉及到泛型就一定要指定？

原文由 froadie 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

不， List<Dog> 不是 List<Animal> 。考虑一下你可以用 List<Animal> 做什么——你可以向它添加 任何 动物……包括猫。现在，你能合乎逻辑地将一只猫添加到一窝小狗中吗？绝对不。

 // Illegal code - because otherwise life would be Bad
List<Dog> dogs = new ArrayList<Dog>(); // ArrayList implements List
List<Animal> animals = dogs; // Awooga awooga
animals.add(new Cat());
Dog dog = dogs.get(0); // This should be safe, right?

突然你有一只 非常 困惑的猫。

现在，您 不能 将 Cat 添加到 List<? extends Animal> 因为您不知道它是 List<Cat> 。您可以检索一个值并知道它将是 Animal ，但您不能添加任意动物。对于 List<? super Animal> 则相反 - 在这种情况下，您可以安全地向其添加 Animal ，但您不知道可以从中检索到什么，因为它可能是一个 List<Object> 。

原文由 Jon Skeet 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议

Answer 2

您正在寻找的是 _covariant type parameters_ 。这意味着如果一种类型的对象可以在方法中替换为另一种类型（例如， Animal 可以替换为 Dog ），这同样适用于使用这些对象的表达式（所以 List<Animal> 可以替换为 List<Dog> ）。问题是协变对于一般的可变列表来说是不安全的。假设你有一个 List<Dog> ，它被用作 List<Animal> 。当您尝试向这个 List<Animal> 添加一个 Cat 时会发生什么，它实际上是一个 List<Dog> ？自动允许类型参数协变会破坏类型系统。

添加允许将类型参数指定为协变的语法会很有用，这避免了方法声明中的 ? extends Foo ，但这确实增加了额外的复杂性。

原文由 Michael Ekstrand 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议