java泛型高级篇 – 真正理解协变与逆变

无论你是否听过java泛型的协变与逆变,我们直接进入例子,一起来看一下java泛型比较高级的用法。

例子1:copy函数

第1个例子我们实现copy函数,它将List<Integer>中的元素复制到List<Number>中。

不用泛型

copy1实现的参数类型是死的:

然后这样调用:

因为Integer是Number的子类,所以自然可以存储到List<Number>中。

问题:copy1函数只能搞定List<Integer>拷贝给List<Number>,无法处理其他类型。

基本泛型

copy2由简单实现改进,引入泛型参数即可:

然后这样调用:

我们知道T1(Integer)继承自T2(Number)的子类,所以加入dst时只需要强制向上转型即可通过编译。

问题:T1继承自T2是我们假设的,如果dst是一个List<String>,那么上述代码将试图将Integer obj转型为String,虽然代码通过了编译但是在运行时将失败。

如果可以约束T1与T2之间的父子关系,那么这个函数将更加健壮。

泛型加强约束

copy3在泛型基础上引入约束:

调用:

我们期望的约束是:src中的元素类型A必须继承自dst中的元素类型B(A与B一样也可以),那么就可以安全的将src中的元素加入到dst中(A向上转型为B)。

既然A类型必须继承自B,那么A与B继承层次中间一定存在某个类型T,所以我们可以做出约束:

  • src里必须是T的子类:List<? extends T>,上述例子中<? extends T>就是Integer。
  • dst里必须是T的父类:List<? super T>,上述例子中<? super T>就是Number。

<? extends T>作为T的子类,当然可以向上转型为<? super T>作为T的父类,所以这个约束就是我们想要的效果。

我们可以猜想,编译器也一定会推断T为Number类型,此时可以令上述约束成立,实际上我们并不需要关心T到底是啥,反正我们对T类型也做不了什么事。

此时,我们的copy3函数功能已经很强大,可以支持将List<Double>拷贝给List<Number>这样的调用,同时也会在编译器就禁止掉将List<String>拷贝给List<Number>这样的错误写法。

例子2:map函数

mapper是一个泛型接口:

接受T类型参数,返回R类型参数。

我们接下来实现map函数,接受1个List与1个Mapper,返回1个新List。


我们固定输入是List<Integer>类型,返回为List<Number>类型。

不用泛型

实现map1函数:

调用:

map1函数写死了List元素类型、Mapper输入类型、Mapper返回值类型。

问题:不能支持其他类型,需要引入泛型。

基本泛型

map2将上述Integer换成T泛型参数,Number换成R泛型参数:

调用:

原理很简单,输入T类型的列表,经过mapper处理T类型后返回R类型的列表。

问题:List<Number> ret2要求R类型匹配为Number,list要求T类型匹配为Integer,因此就导致Mapper<T,R>也必须是Mapper<Integer,Number>,使用起来看不出啥问题,但灵活性是有一定局限的,下面解释。

泛型放宽约束

当map函数遍历List<Integer>中的每个Integer时,如果Mapper接受Integer当然最准确,但如果Mapper能够接受Number类型作为输入,那么其实把Integer传给Mapper也是可以运行的,因为Integer可以向上转型到Number。

同样道理,让Mapper返回Number类型当然最准确,但如果Mapper返回是Number子类(比如Double),其实Double是可以向上转型插入到List<Number>中的,这样也完全正确。

所以,我们应该让Mapper的泛型参数具备灵活性,而不是完全等于T和R。

理解了就非常容易写出map3函数:

调用:

读懂上述泛型必须学会阅读顺序!!

根据实参和返回值,T和R类型先被明确:

  • List<Number> ret3明确了返回值的R就是Number。
  • List<T> list明确了T就是Integer。

在T和R已明确情况下,我们通过? super T的方式令Mapper的入参类型放宽,只要是T(Integer)的任意父类即可接受T的传入。通过? extends R的方式令Mapper的返回类型放宽,只要是R(Number)的任意子类即可插入到List<R> l中。

总结

你应该听说过java的协变、逆变、PECS原则等概念,我认为理解上述例子应该是不需要死记硬背的:

1,理解这3个符号之间的继承父子关系:<? extends T> 继承自 T 继承自 <? super T> 

2,结合向上类型转换,一切皆可分析。

 

 

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