<? 之间有什么区别？超级 E> 和 <?延伸 E>?

Question

<? super E> 和 <? extends E> 有什么区别？

例如，当您查看类 java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue 时，构造函数有以下签名：

 public LinkedBlockingQueue(Collection<? extends E> c)

对于方法之一：

 public int drainTo(Collection<? super E> c)

原文由 Tomasz Błachowicz 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

第一个（ <? super E> ）说它是“某种类型，它是 E 的祖先（超类）”；第二个（ <? extends E> ）说它是“某种类型，是 E 的子类”。 （在这两种情况下，E 本身都可以。）

因此构造函数使用 ? extends E 形式，因此它保证当它从集合中 获取 值时，它们都是 E 或某个子类（即它是兼容的）。 drainTo 方法试图将值 放入 集合中，因此集合的元素类型必须为 E _或超类_。

例如，假设您有一个这样的类层次结构：

 Parent extends Object
Child extends Parent

和一个 LinkedBlockingQueue<Parent> 。您可以在 List<Child> 中构造此传递，这将安全地复制所有元素，因为每个 Child 都是父元素。您无法传入 List<Object> 因为某些元素可能与 Parent 不兼容。

Likewise you can drain that queue into a List<Object> because every Parent is an Object … but you couldn’t drain it into a List<Child> 因为 List<Child> 期望它的所有元素都与 Child 兼容。

原文由 Jon Skeet 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 2

这样做的原因是基于 Java 如何实现泛型。

数组示例

使用数组你可以做到这一点（数组是协变的）

 Integer[] myInts = {1,2,3,4};
Number[] myNumber = myInts;

但是，如果您尝试这样做会发生什么？

 myNumber[0] = 3.14; //attempt of heap pollution

最后一行编译得很好，但如果你运行这段代码，你会得到一个 ArrayStoreException 。因为您试图将 double 放入整数数组中（无论是否通过数字引用访问）。

这意味着您可以欺骗编译器，但不能欺骗运行时类型系统。之所以如此，是因为数组就是我们所说 _的具体化类型_。这意味着在运行时 Java 知道这个数组实际上被实例化为一个整数数组，它只是恰好通过类型 Number[] 的引用访问。

所以，正如您所看到的，一件事是对象的实际类型，另一件事是您用来访问它的引用的类型，对吗？

Java泛型的问题

现在，Java 泛型类型的问题是类型信息被编译器丢弃并且在运行时不可用。这个过程称为 类型擦除。在 Java 中实现这样的泛型是有充分理由的，但这是一个漫长的故事，除其他外，它必须与预先存在的代码保持二进制兼容性（请参阅 我们如何获得我们拥有的泛型）。

但这里的重点是，由于在运行时没有类型信息，因此无法确保我们不会造成堆污染。

例如，

 List<Integer> myInts = new ArrayList<Integer>();
myInts.add(1);
myInts.add(2);

List<Number> myNums = myInts; //compiler error
myNums.add(3.14); //heap pollution

如果 Java 编译器不阻止你这样做，运行时类型系统也不能阻止你，因为在运行时没有办法确定这个列表应该只是一个整数列表。 Java 运行时允许您将任何您想要的内容放入此列表，而它应该只包含整数，因为在创建它时，它被声明为一个整数列表。

因此，Java 的设计者确保你无法欺骗编译器。如果你不能欺骗编译器（就像我们可以对数组做的那样），你也不能欺骗运行时类型系统。

因此，我们说泛型类型是 _不可具体化的_。

显然，这会妨碍多态性。考虑以下示例：

 static long sum(Number[] numbers) {
   long summation = 0;
   for(Number number : numbers) {
      summation += number.longValue();
   }
   return summation;
}

现在你可以像这样使用它：

 Integer[] myInts = {1,2,3,4,5};
Long[] myLongs = {1L, 2L, 3L, 4L, 5L};
Double[] myDoubles = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};

System.out.println(sum(myInts));
System.out.println(sum(myLongs));
System.out.println(sum(myDoubles));

但是，如果您尝试使用泛型集合实现相同的代码，您将不会成功：

 static long sum(List<Number> numbers) {
   long summation = 0;
   for(Number number : numbers) {
      summation += number.longValue();
   }
   return summation;
}

如果你尝试……你会得到编译器错误

List<Integer> myInts = asList(1,2,3,4,5);
List<Long> myLongs = asList(1L, 2L, 3L, 4L, 5L);
List<Double> myDoubles = asList(1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0);

System.out.println(sum(myInts)); //compiler error
System.out.println(sum(myLongs)); //compiler error
System.out.println(sum(myDoubles)); //compiler error

解决方案是学习使用 Java 泛型的两个强大特性，即协变和逆变。

协方差

使用协方差，您可以从结构中读取项目，但不能向其中写入任何内容。所有这些都是有效的声明。

 List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Integer>();
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Float>();
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Double>();

您可以从 myNums 阅读：

 Number n = myNums.get(0);

因为您可以确定无论实际列表包含什么，都可以将其向上转换为数字（毕竟任何扩展数字的东西都是数字，对吧？）

但是，不允许将任何内容放入协变结构中。

 myNumst.add(45L); //compiler error

这是不允许的，因为 Java 不能保证泛型结构中对象的实际类型是什么。它可以是任何扩展 Number 的东西，但编译器不能确定。所以你可以读，但不能写。

逆变

使用逆变，你可以做相反的事情。您可以将事物放入通用结构中，但无法从中读出。

 List<Object> myObjs = new List<Object>();
myObjs.add("Luke");
myObjs.add("Obi-wan");

List<? super Number> myNums = myObjs;
myNums.add(10);
myNums.add(3.14);

在这种情况下，对象的实际性质是对象列表，通过逆变，您可以将数字放入其中，基本上是因为所有数字都将对象作为它们的共同祖先。因此，所有数字都是对象，因此这是有效的。

但是，假设您会得到一个数字，您无法从这个逆变结构中安全地读取任何内容。

 Number myNum = myNums.get(0); //compiler-error

如您所见，如果编译器允许您编写此行，您将在运行时收到 ClassCastException（因为列表中的第 0 项是对象，而不是数字）。

获取/放置原则

因此，当您只想从结构中取出泛型值时使用协变，当您只想将泛型值放入结构中时使用逆变，而当您打算同时执行这两种操作时使用确切的泛型类型。

下面是我最好的例子，它将任何类型的数字从一个列表复制到另一个列表。它只从源中 获取 项目，并且只 将 项目放入目标中。

 public static void copy(List<? extends Number> source, List<? super Number> target) {
    for(Number number : source) {
        target.add(number);
    }
}

由于协变和逆变的力量，这适用于这样的情况：

 List<Integer> myInts = asList(1,2,3,4);
List<Double> myDoubles = asList(3.14, 6.28);
List<Object> myObjs = new ArrayList<Object>();

copy(myInts, myObjs);
copy(myDoubles, myObjs);

原文由 Edwin Dalorzo 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议