[轉載] JAVA泛型雜談--擦除，協變，逆變，通配符等

參考鏈接： Java中的協變返回類型

在《JAVA核心思想》這本書里，關于泛型的章節意外的很多，小小的泛型里其實有很多可以學習的內容，我總結下最近看書的成果。?

一. 泛型的好處和應用?

最基礎的用到泛型的地方無非是在容器里使用泛型用以保證容器內數據的類型統一，所以我們先總結下泛型使用的好處：?

可以統一集合類型容器的存儲類型，防止在運行期出現類型裝換異常，增加編譯時類型的檢查解決重復代碼的編寫，能夠復用算法。可以起到重載的作用?

第二個作用很好理解，泛型的 ‘泛’ 即代表著 ‘泛化’，不僅僅是保證容器的安全性，更重要的是減少類型的限制，讓我們編寫更加通用的代碼。我們舉個例子：? 在javaweb中，我們經常向前臺返回JSON對象信息，不同的業務可以會組裝不同的bean，為了節省提高代碼的復用性，我們可以這么寫一個類：?

public class ReturnObject<A, B> {

? ? public final A a;

? ? public final B b;

? ? public ReturnObject(A a, B b) {

? ? ? ? this.a = a;

? ? ? ? this.b = b;

? ? }

? ? public <A> A t(A a) {

? ? ? ? return a;

? ? }

? ? @Override

? ? public String toString() {

? ? ? ? return "ReturnObject{" +

? ? ? ? ? ? ? ? "a=" + a +

? ? ? ? ? ? ? ? ", b=" + b +

? ? ? ? ? ? ? ? '}';

? ? }

這個類沒有具體的類型，意思也很簡單，就是不限定變量的類型，根據你業務的不同，你可以傳不同的類型進去（通過構造器），更方便的是，java泛型支持繼承，你可以隨意拓展你的業務字段，也就不再需要為了一種業務專門創建一個bean類了。?

// 業務字段拓展

public class ReturnObjectExtender<A, B, C> extends ReturnObject<A, B> {

? ? public final C c;

? ? public ReturnObjectExtender(A a, B b, C c) {

? ? ? ? super(a, b);

? ? ? ? this.c = c;

? ? }

? ? @Override

? ? public String toString() {

? ? ? ? return "ReturnObjectExtender{" +

? ? ? ? ? ? ? ? "c=" + c +

? ? ? ? ? ? ? ? ", a=" + a +

? ? ? ? ? ? ? ? ", b=" + b +

? ? ? ? ? ? ? ? '}';

? ? }

二. 重要！泛型的擦除?

JAVA的泛型都是通過擦除來實現的，這句話的意思是當你的程序真正跑起來的時候，任何具體的類型其實都已經被擦除了，所以在下面的例子中，輸出的結果是true，aClass和aClass1都是一樣的class生成的對象。?

Class aClass = new ArrayList<Integer>().getClass();

Class aClass1 = new ArrayList<String>().getClass();

System.out.println(aClass == aClass1);

擦除的負面效應直接體現在如果你寫下面這段代碼，T類型并不能認出你傳給它的是String類型，T直接會被Object替代，?

public class WildCardTest<T> {

? ? public void f(T t) {

? ? //這一段編譯報錯

? ? ? ? t.isEmpty();

? ? }

? ? public static void main(String[] args) {

? ? ? ? WildCardTest<String> stringWildCardTest = new WildCardTest<>();

? ? ? ? stringWildCardTest.f("");

? ? }

要讓String調用它的isEmpty()方法，需要給泛型一個邊界，代碼只需要重新改一下，T extends String表明T可以是String類或是String的子類，如果傳入的沒有問題，那就可以調用isEmpty()方法。?

public class WildCardTest<T extends String> {

? ? public void f(T t) {

? ? ? ? t.isEmpty();

? ? }

? ? public static void main(String[] args) {

? ? ? ? WildCardTest<String> stringWildCardTest = new WildCardTest<>();

? ? ? ? stringWildCardTest.f("");

? ? }

擦除是歷史遺留問題?

java的泛型不是從jdk1.0就出現的，為了跟以往沒有泛型代碼的源代碼兼容，例如List被擦除為List，而普通的類型變量在未指定邊界的時候被擦除為Object，從而實現泛型的功能并且向后兼容。?

三. 泛型的通配符(逆變與協變)?

這是兩個賦值，一個是數組，ArrayList因為是Collection的子類，所以數組向上轉型是可以的；另一個是帶泛型的ArrayList，帶ArrayList的泛型并不能賦值給帶Collection的泛型。?

Collection[] collections = new ArrayList[]{};

//泛型會報錯

ArrayList<Collection> collections1 = new ArrayList<ArrayList>();?

逆變，協變與不變?

為什么會導致這樣的差異呢？這里又引出了一個概念– 逆變，協變與不變。逆變與協變用來描述類型轉換后的繼承關系。?

f(?)是逆變（contravariant）的，當A≤B時有f(B)≤f(A)成立；

f(?)是協變（covariant）的，當A≤B時有成立f(A)≤f(B)成立；

f(?)是不變（invariant）的，當A≤B時上述兩個式子均不成立，即f(A)與f(B)相互之間沒有繼承關系。?

根據上面兩個賦值語句做解釋，A 是ArrayList ，B是Collection，所以B > A,這個沒有問題，然后 A[] 數組當作f(A)，B[] 數組當作f(B),并且A[]可以賦值給B[]數組，說明 f(B) >=f(A),符合協變原則，所以數組是協變的。? 而泛型也套用這個規則，發現泛型其實是不變的。?

Java中泛型是不變的，可有時需要實現逆變與協變，怎么辦呢？這時，通配符?派上了用場：?

// <? extends>實現了泛型的協變，它意味著某種Collection或Collection子類的類型，規定了該容器持有類型的上限，它是具體的類型，只是這個類型是什么沒有人關心? 比如：

List<? extends Collection> list = new ArrayList<ArrayList>();

// <? super>實現了泛型的逆變，它意味著某種ArrayList或ArrayList父類的類型，規定了該容器持有類型的下限，比如：

List<? super ArrayList> list = new ArrayList<Collection>();??

逆變，協變的應用?

在協變中，還是先以數組做舉例，協變中對持有對象的存入有嚴格限制：?

Collection[] collections = new ArrayList[2];

collections[0] = new ArrayList();

//這一步編譯沒問題。但是運行時發現數組里已經定好了只能存ArrayList類型，所以會拋ArrayStoreException

collections[1] = new LinkedList();?

所以在泛型的協變中，例如ArrayList的add方法是不能調用了，在編譯期間直接報錯。?