问题

6. List<? extends Number> 和 List<? super Integer> 的区别？

标准答案

List<? extends Number> 表示一个包含 Number 或其子类型的列表，这意味着列表的元素类型是某种 Number 类型或其派生类。它适用于只读取元素的场景，因为我们无法确定其具体类型，也不能向其中添加元素（除了 null）。而 List<? super Integer> 表示一个包含 Integer 或其父类型的列表，适用于写入元素的场景，因为可以向该列表添加 Integer 类型或其子类的元素（如 Integer 和 Number）。总结来说，? extends 用于限定读取的类型范围，而 ? super 用于限定写入的类型范围。

答案解析

在Java泛型中，? extends T 和 ? super T 是通配符的两种常见用法，它们分别表示对泛型类型的上界和下界进行约束。它们分别具有不同的使用场景和语义，关键区别在于对集合类型操作的灵活性和类型安全性。

核心原理：

1. List<? extends Number>：

   • 上界通配符（Upper Bounded Wildcard），表示该列表可以包含 Number 类或其子类的任何类型，但你无法向其中添加具体类型的元素（除了 null）。
   • 该集合只适合读取操作，因为它的元素类型是不确定的。在这种情况下，编译器无法确定元素的具体类型，所以只能安全地读取 Number 类型的数据，但无法进行写入操作。
   • 示例：

     List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>();
     Number num = list.get(0);  // 读取时类型安全
     // list.add(10); // 编译错误，无法添加，因为无法确定具体类型
     

2. List<? super Integer>：

   • 下界通配符（Lower Bounded Wildcard），表示该列表可以包含 Integer 或其父类的任何类型（如 Number 或 Object）。
   • 该集合适用于写入操作，因为我们知道可以向其中添加 Integer 类型或其子类（如果有的话）元素。对于读取操作，返回的元素类型是 Object，因为我们无法确定具体类型，只能从 Object 类型读取。
   • 示例：

     List<? super Integer> list = new ArrayList<Number>();
     list.add(10);  // 可以添加 Integer 类型的元素
     // Integer value = list.get(0); // 编译错误，无法知道返回值类型
     

3. 区别总结：

   • ? extends T 适用于 只读 操作，适合用来读取元素，因为它允许你从集合中获取元素，并将其视为 T 或 T 的某个子类。
   • ? super T 适用于 只写 操作，适合用来添加元素，因为它允许你向集合中添加类型 T 或其子类的元素。

常见错误：

1. 错误使用List<? extends Number>进行写入操作：由于无法确定具体类型，编译器禁止向 List<? extends Number> 中添加元素。误认为可以添加某些类型的元素会导致编译错误。

   • 错误示例：

     List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>();
     list.add(1); // 编译错误，无法确定类型
     

2. 错误使用List<? super Integer>进行读取操作：由于返回的类型是 Object，我们无法直接将其赋给 Integer 类型，可能会导致类型转换问题。

   • 错误示例：

     List<? super Integer> list = new ArrayList<Number>();
     Integer num = list.get(0);  // 编译错误，返回类型是 Object，不能直接赋值给 Integer
     

最佳实践：

1. 读取数据时使用? extends T：如果你只需要读取数据并且能够接受所有子类的元素（例如，只关心 Number 类型或其任何子类），使用 ? extends T 是最合适的选择。它能确保你读取的数据类型是安全的。

   • 示例：

     List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>();
     for (Number num : list) {
         System.out.println(num);  // 安全地读取
     }
     

2. 写入数据时使用? super T：如果你希望向集合中添加元素，并且你知道自己会使用 T 类型的元素，可以使用 ? super T。它允许你向列表中添加 T 类型及其子类的元素。

   • 示例：

     List<? super Integer> list = new ArrayList<Number>();
     list.add(10);  // 安全地写入 Integer 类型
     

3. 综合使用：

   • 在某些场合下，你可能会遇到需要同时支持读取和写入的场景。此时，你可能需要对不同的集合类型做适当的封装，并根据需求选择合适的通配符。
   • 示例：

     // 只读操作
     public void printNumbers(List<? extends Number> list) {
         for (Number num : list) {
             System.out.println(num);
         }
     }
     
     // 只写操作
     public void addInteger(List<? super Integer> list) {
         list.add(10);
     }
     

性能优化：

• 避免过度使用通配符：虽然通配符提供了灵活性，但过度使用会使得代码变得难以理解和维护。在大多数情况下，明确指定类型参数是更好的选择。
• 类型安全与性能权衡：对于泛型集合，最好在编译时确保类型安全，而不是在运行时进行类型转换或强制类型检查，这样能减少运行时的错误和性能开销。

深入追问

🔹 ? extends T与? super T的通用策略：

• 如何根据实际业务场景，选择适合的通配符（? extends T 或 ? super T）来平衡类型安全性与灵活性？

🔹 多层次继承中的通配符使用：

• 如果我们处理一个多层次继承的泛型（比如 List<? extends T1> 和 List<? super T2>），如何确保类型安全和正确的元素操作？

相关面试题

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