07
4月
2021

java泛型通配符和类型参数的范围

本节先讲解如何限制类型参数的范围,再讲解通配符(?)。

类型参数的范围

在泛型中,如果不对类型参数加以限制,它就可以接受任意的数据类型,只要它是被定义过的。但是,很多时候我们只需要一部分数据类型就够了,用户传递其他数据类型可能会引起错误。例如,编写一个泛型函数用于返回不同类型数组(Integer 数组、Double 数组等)中的最大值:

  1. public <T> T getMax(T array[]){
  2. T max = null;
  3. for(T element : array){
  4. max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
  5. }
  6. return max;
  7. }

上面的代码会报错,doubleValue() 是 Number 类及其子类的方法,不是所有的类都有该方法,所以我们要限制类型参数 T,让它只能接受 Number 及其子类(Integer、Double、Character 等)。

通过 extends 关键字可以限制泛型的类型的上限,改进上面的代码:

  1. public <T extends Number> T getMax(T array[]){
  2. T max = null;
  3. for(T element : array){
  4. max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
  5. }
  6. return max;
  7. }

<T extends Number> 表示 T 只接受 Number 及其子类,传入其他类型的数据会报错。这里的限定使用关键字 extends,后面可以是类也可以是接口。如果是类,只能有一个;但是接口可以有多个,并以“&”分隔,例如 <T extends Interface1 & Interface2>。

这里的 extends 关键字已不再是继承的含义了,应该理解为 T 是继承自 Number 类的类型,或者 T 是实现了 XX 接口的类型。

通配符(?)

上一节的例子中提到要定义一个泛型类来表示坐标,坐标可以是整数、小数或字符串,请看下面的代码:

  1. class Point<T1, T2>{
  2. T1 x;
  3. T2 y;
  4. public T1 getX() {
  5. return x;
  6. }
  7. public void setX(T1 x) {
  8. this.x = x;
  9. }
  10. public T2 getY() {
  11. return y;
  12. }
  13. public void setY(T2 y) {
  14. this.y = y;
  15. }
  16. }

现在要求在类的外部定义一个 printPoint() 方法用于输出坐标,怎么办呢?

可以这样来定义方法:

  1. public void printPoint(Point p){
  2. System.out.println(“This point is: “ + p.getX() + “, “ + p.getY());
  3. }

我们知道,如果在使用泛型时没有指名具体的数据类型,就会擦除泛型类型,并向上转型为 Object,这与不使用泛型没什么两样。上面的代码没有指明数据类型,相当于:

  1. public void printPoint(Point<Object, Object> p){
  2. System.out.println(“This point is: “ + p.getX() + “, “ + p.getY());
  3. }

为了避免类型擦除,可以使用通配符(?):

  1. public void printPoint(Point<?, ?> p){
  2. System.out.println(“This point is: “ + p.getX() + “, “ + p.getY());
  3. }

通配符(?)可以表示任意的数据类型。将代码补充完整:

  1. public class Demo {
  2. public static void main(String[] args){
  3. Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
  4. p1.setX(10);
  5. p1.setY(20);
  6. printPoint(p1);
  7. Point<String, String> p2 = new Point<String, String>();
  8. p2.setX(“东京180度”);
  9. p2.setY(“北纬210度”);
  10. printPoint(p2);
  11. }
  12. public static void printPoint(Point<?, ?> p){ // 使用通配符
  13. System.out.println(“This point is: “ + p.getX() + “, “ + p.getY());
  14. }
  15. }
  16. class Point<T1, T2>{
  17. T1 x;
  18. T2 y;
  19. public T1 getX() {
  20. return x;
  21. }
  22. public void setX(T1 x) {
  23. this.x = x;
  24. }
  25. public T2 getY() {
  26. return y;
  27. }
  28. public void setY(T2 y) {
  29. this.y = y;
  30. }
  31. }

运行结果:
This point is: 10, 20
This point is: 东京180度, 北纬210度

但是,数字坐标与字符串坐标又有区别:数字可以表示x轴或y轴的坐标,字符串可以表示地球经纬度。现在又要求定义两个方法分别处理不同的坐标,一个方法只能接受数字类型的坐标,另一个方法只能接受字符串类型的坐标,怎么办呢?

这个问题的关键是要限制类型参数的范围,请先看下面的代码:

  1. public class Demo {
  2. public static void main(String[] args){
  3. Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
  4. p1.setX(10);
  5. p1.setY(20);
  6. printNumPoint(p1);
  7. Point<String, String> p2 = new Point<String, String>();
  8. p2.setX(“东京180度”);
  9. p2.setY(“北纬210度”);
  10. printStrPoint(p2);
  11. }
  12. // 借助通配符限制泛型的范围
  13. public static void printNumPoint(Point<? extends Number, ? extends Number> p){
  14. System.out.println(“x: “ + p.getX() + “, y: “ + p.getY());
  15. }
  16. public static void printStrPoint(Point<? extends String, ? extends String> p){
  17. System.out.println(“GPS: “ + p.getX() + “,” + p.getY());
  18. }
  19. }
  20. class Point<T1, T2>{
  21. T1 x;
  22. T2 y;
  23. public T1 getX() {
  24. return x;
  25. }
  26. public void setX(T1 x) {
  27. this.x = x;
  28. }
  29. public T2 getY() {
  30. return y;
  31. }
  32. public void setY(T2 y) {
  33. this.y = y;
  34. }
  35. }

运行结果:
x: 10, y: 20
GPS: 东京180度,北纬210度

? extends Number 表示泛型的类型参数只能是 Number 及其子类,? extends String 也一样,这与定义泛型类或泛型方法时限制类型参数的范围类似。

不过,使用通配符(?)不但可以限制类型的上限,还可以限制下限。限制下限使用 super 关键字,例如 <? super Number> 表示只能接受 Number 及其父类。

注意:一般的项目中很少会去设计泛型,这里主要是让读者学会如何使用,为后面的教程做铺垫。

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