小知识，大挑战！本文正在参与“[程序员必备小知识](https://juejin.cn/post/7008476801634680869 "https://juejin.cn/post/7008476801634680869")”创作活动。 --- > 大家好，我是`方圆`，这篇博客儿是我参考了很多关于Java泛型上下界知识才完稿的，所以看完这篇，就真的没什么了！ --- ## 1. 准备工作 - 有如下类的`继承关系`，为下文理解做好准备 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/26d528ae81e249be9165776794738355~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) --- ## 2. 没有泛型上下界遇到了什么问题？ `Apple是Fruit的子类`，那么如下代码是不会出错的 ```java // ok Fruit apple = new Apple(); ``` 如果我们写如下代码，定义一个装有Fruit的List，并将装有Apple的List赋值给它，会如何呢？ ```java List plate = new ArrayList(); ``` 它会在Idea里报红线，运行会报错：`java: 不兼容的类型: java.util.ArrayList无法转换为java.util.List`，显然在集合间不存在继承引用关系 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/a7414f16a0644381a6951c80a5e98db1~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 那么面对以上问题，就需要上下界登场 --- ## 3. 泛型的上界， ? extends T 使用泛型的上界，`? extends Fruit`，就能解决如上问题 ```java List plate = new ArrayList(); ``` - 那么？我们该如何理解上界？ ? 是java的通配符，在如上的例子中，上界`？ extends Fruit`代表任何继承了Fruit的子类（包含Fruit本身），该集合中装的就是这些元素 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/a3065194b2cd4587930e4eedab787a7f~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) - 那上界有什么`特点`？ `只能取，不能存` 先说只能取，这个很好理解，集合中都是Fruit的子类，那么取出来的`元素必然都能用Fruit来进行引用`，看如下代码很好理解 ```java List appleList = new ArrayList<>(); appleList.add(new Apple()); appleList.add(new Apple()); List plate = appleList; Fruit fruit = plate.get(0); ``` 不能存又该如何理解呢？你不是说了列表里边都是Fruit的子类了吗？那我们向里边`随便加入它的子类`，怎么就不行呢？且听我慢慢道来！ ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/ce4c765042084a55a925d52474a3480e~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 这段代码报了红线，确实不让添加，显示的错误如下图所示 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/1e8a303b26c9405aa39a223962ba4269~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) ```java // 泛型为Apple List appleList = new ArrayList<>(); List plate = appleList; ``` 那我们该先下来想一想，现在`plate`引用的是这个appleList，而appleList中泛型为`Apple`，那么也就意味着`plate的泛型也该是Apple`，我们向其中`添加Apple元素没有问题`，`添加RedApple和GreenApple都没有问题`，它们都能安全的转为Apple类型 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/233552c3cd5e45a3bbed91aeed6e93e9~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 但是！回过头来，我们再看，`? extends Fruit`，它表示的是任何继承了Fruit的子类，没问题吧，`照这么说添加Banana应该也可以啊`，Banana也是Fruit的子类啊，但是不行！别忘了，`我们已经将plate的指向到了appList，而appleList规定了泛型是Apple`，Banana向其中添加，它能转换成Apple吗？显然不能啊，但是它们确实都是Fruit的子类啊，也就是说，为了保证`绝对安全`，所以就限制了上界不能进行添加，以免发生转型失败的问题 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/eb9b567bca8a4a69a2f24b5324c8e183~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 还要说一种比较好玩的情况 ```java List plate = Arrays.asList(new Apple(), new Banana()); Fruit apple = plate.get(0); Fruit banana = plate.get(1); ``` 在这种情况下，`这个plate真的成了能装任何水果的盘子`，里边有Apple和Banana，取出来之后确实都是Fruit ## 4. 泛型的下界， ? super T - 泛型的下界以`? super Fruit`为例，它代表的就是任何Fruit的父类，包括了Fruit本身（还有Object哦） ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/6459f7da5acf499394c916cc1e9741a4~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) - 那下界有啥子特点呐？`能存，其实也能取`，为什么说其实也能取呢，因为我看了一些文章，为了区分上下界，让它们的特点完全相反，都把下界的特点都写成了不能取，其实在代码中实践，能取出来，只不过会使其中的元素类型失效，取出来的元素类型都是Object - 先来解释`能存`，看如下代码，注意它的`下界是Apple`哦 ```java // 定义了一个plate，它的下界为 ? super Apple List plate = new ArrayList<>(); plate.add(new Apple()); plate.add(new RedApple()); plate.add(new GreenApple()); ``` 这段代码在编译器里是没有问题，没有报错，正常运行那有同学就有问题了，下界规定的是任何这个类型的父类，那`向其中添加Apple的父类为什么不行？`不是说好了可以能向其中存元素的吗？！怎么还报红线了！ ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/f1536a8cf67e4e0e9d7df5ee7bb7a590~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)![等一下！这里](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/aa720cb7dfca4ea89e7d5542344d6f28~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 我们先思考思考，上文提到的`绝对安全`，会不会还出现上文中转型失败的情况？我们看一下? super Aplle的范围，如下图 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/f1b1be491f3d42adbb2a9bb1a34c693b~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) ok，添加Apple没问题，添加Fruit和Food也没问题，都在下界的范围内，但是，`谁能保证你就是添加的这几个类型的元素呢`？谁能来保证它的绝对安全呢？不能吧？！我向其中添加Banana，它肯定会出问题啊！ ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/fcc74c35b7854978859b22f8e47e7616~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 那为什么又让添加Apple及其子类呢，因为它`绝对安全`，这些都可以安全的转型成Apple类啊，根本不会出啥毛病，向上转型完全不会出问题，所以是可以添加的，`下界的能存元素`是这个体现 - 再简单说一下什么叫`其实也能取` ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/0fdbfce517554f87a66c9cc54c7f204b~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 不过取出来的东西都是`Object`，使其中元素的类型失效了，而且因为`? super Apple`这个范围太大了，不知道拿出来是具体什么类型，只能用最高的Object来进行引用了 --- ## 5. 它能进行怎样的应用？什么是PECS原则？ - 我们定义一个`MyStack`，如下，并添加了一个`pushAll方法`，将传入进来的List集合中的元素全部都压入栈中，但是值得注意的是，参数`List fruits`没有使用上下界 ```java public class MyStack extends Stack { public void pushAll(List fruits) { for (E fruit : fruits) { push(fruit); } } } ``` 我们写如下代码后，会有报错，`java: 不兼容的类型: java.util.List无法转换为java.util.List`，和我们最初的问题是一样的，`List 不能引用 List`，那我们将其改成`上界`，就能解决这个问题 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/dcde30db031841a0a332b1e9704c9953~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 如下 ```java public class MyStack extends Stack { public void pushAll(List fruits) { for (E fruit : fruits) { push(fruit); } } } ``` 代码问题消失且能正常运行了，也能够将栈中的元素正常取出来 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/0cdf872f8df647919d8ece3c0b878d63~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) - 有了pushAll方法，也要写一个对应的`popAll方法`，如下，并没有规定`下界`哦 ```java public void popAll(List fruits) { while (!isEmpty()) { fruits.add(pop()); } } ``` 我们写如下代码，想将之前压入栈中的两个Apple`拿出来，并放入List这个集合中`，注意这里放入的是Fruit的父类Food，同样还是报了错误，`java: 不兼容的类型: java.util.List无法转换为java.util.List` ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/42ac305296764a46b34d11f422ca0958~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 我们将代码进行修改，添加上`下界`之后，代码不报错且能正常运行了 ```java public void popAll(List fruits) { while (!isEmpty()) { fruits.add(pop()); } } ``` ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/eda9b0417e6e479d94a0647902d4e12c~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) - PECS原则 ![在这里插入图片描述](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/f7f8bfed3e6546a792f2ab4ae607a86e~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 该如何理解生产者和消费者呢，`? extends E`一直从本身中拿元素出来，并将这些拿出来的元素供栈使用，我们将其成为`生产者`；`? super E`则相反，它是一直向集合中进行添加，就好像给它的东西都被它消费了一样，所以我们称它为`消费者` 那什么是PECS原则？ `Producer Extends，Consumer Super`，也就是说，如果一个参数类型是`生产者`的话，我们将采用`? extends T`上界，如果一个参数类型是`消费者`的话，那么就采用的是`? super T`下界 --- ## 巨人的肩膀 - [Java 泛型中 super 怎么理解？与 extends 有何不同？](https://www.zhihu.com/question/20400700) - [PECS法则与extends和super关键字](https://www.cnblogs.com/dldrjyy13102/p/8297045.html) - 《Effective Java（第三版）》第31条 - [JAVA通配符——? extends T ，? super T（尖括号不让打吗不是吧不是吧）](https://blog.csdn.net/qq_34025034/article/details/106562252)