java中的泛型（二）

上一节我介绍了java中泛型的基本原理和使用，今天我介绍java中泛型类型参数的限定和通配符。在java中，泛型是通过类型擦除实现的，泛型是java编译器的概念，java在运行时对与泛型是一无所知的，了解这一点有助于理解java中泛型的一些令人混淆的地方和局限。

在上一篇文章中我们提到了一个词叫做类型参数。关于这个参数我们了解的不多知识把它看成一个Object对象，在java中支持限定这个参数的上界，也就是说参数必须是给定上界的子类或就是给定的上界类型。这个限定通过关键字extends实现。这个上界可以是某个具体的类或者接口。例如：

public class Generic<K extends Number,V extends Number>{
    K one;
    V two;
    public Generic(K one, V two){
    this.one = one;
    this.two = two;
    }
    public K getOne() {
    return one;
    }
    public V getTwo() {
    return two;
    }
    
    
    public static void main(String[] args) {
        Generic<Integer, Double> generic = new Generic<>(2,2.3);
        Integer one = generic.getOne();
        Double two = generic.getTwo();
        System.out.println(one);
        System.out.println(two);
         
    }
}

另一中比较常见的是限定上界为一个接口，类型参数必须实现这个接口。在泛型方法中有一种场景就是限定的类型必须实现Comparable接口：

public static <T extends Comparable<T>> T max(List<T> arr) {
        T max = arr.get(0);
        for (int i = 1; i < arr.size(); i++) {
            if (arr.get(i).compareTo(max) > 0) {
                max = arr.get(i);
            }
        }
        return max;
    }

这个max方法是计算list集合中的最大值，所以需要在list集合中的元素实现Comparable接口。上面介绍的上界都是具体存在的类和接口，在java中允许也上界为一个类型参数。首先我们需要先定义一个容器类：

public class SimpleArrayList<E> {
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 20;
    private int size;
    private Object[] element;

    public SimpleArrayList() {
        this.element = new Object[DEFAULT_CAPACITY];
    }

    private void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int oldCapacity = element.length;
        if (oldCapacity >= minCapacity) {
            return;
        }
        int newCapacity = oldCapacity * 2;
        if (newCapacity < minCapacity){
            newCapacity = minCapacity;
        }
        element = Arrays.copyOf(element, newCapacity);
    }

    public void add(E e) {
        ensureCapacity(size + 1);
        element[size++] = e;
    }

    public E get(int index) {
        return (E) element[index];
    }

    public int size() {
        return size;
    }
}

这个容器类是使用数组来存放数据的，当存放的数据数量大于数组长度是就会进行扩容。假如现在我们需要在这个容器类中添加一个addAll的方法，我们可以这样来写：

public void addAll(SimpleArrayList<E> c) {
        for (int i = 0; i < c.size; i++) {
            add(c.get(i));
        }
    }

这样写看起来并没有什么错误，我们也可以把集合全部添加进去：

public static void main(String[] args) {
        SimpleArrayList<Number> list = new SimpleArrayList<>();
        SimpleArrayList<Number> list1 = new SimpleArrayList<>();
        list1.add(1);
        list1.add(2);
        list1.add(3);
        list.addAll(list1);
        
    }

可是如果仔细观察会发现list和list1传递进来的参数类型都是Number类型的，如果我们把list1的改成这样：

public static void main(String[] args) {
        SimpleArrayList<Number> list = new SimpleArrayList<>();
        SimpleArrayList<Integer> list1 = new SimpleArrayList<>();
        list1.add(1);
        list1.add(2);
        list1.add(3);
        list.addAll(list1);
    }

那么addAll方法会在编译期间报错。这是因为addAll需要的参数类型是SimpleArray<Number>类型的不是SimpleArray<Integer>类型，即使Integer是Number类型的子类也是不行的。可是我们需求是没有错的，Number的集合当然可以存放Integer，所以我们需要修改一下addAll方法。

public <T extends E> void addAll(SimpleArrayList<T> c) {
        for (int i = 0; i < c.size; i++) {
            add(c.get(i));
        }
    }

我们修改addAll方法，其中T是addAll的类型参数，E是SimpleArrayList的类型参数，T的上限是E，这样addAll方法就不会报错了。

在java泛型中还有一个不太好理解的知识点叫做通配符。在上面举得这个例子中如果addAll不使用通配符写难免有一些臃肿，使用通配符后方法就会变得简洁一点。

public void addAll(SimpleArrayList<? extends E> c) {
        for (int i = 0; i < c.size; i++) {
            add(c.get(i));
        }
    }

其中？表示通配符<? extends E>叫做有限定通配符，可以匹配E或者E的子类。<T extends E>和<? extends E>有什么区别吗？<T extends E>用来定义类型参数，它声明了一个类型参数T；<? extends E>用来实例化类型参数，它用于实例化泛型变量的类型参数，只是这个实例化的类型是未知的。当使用通配符来实例化类型参数时会有一些限制，例如：

public static void main(String[] args) {
       List<?> list = new ArrayList<>();
       list.add("1");
    }

上面的代码会报错，因为使用<?> 和使用<? extends E>来实例化类型参数后集合只能读，不能写。这是因为java无法确保类型的安全性所以只能禁止这样操作。

java中的泛型（二）

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