Java泛型中<?> 和 <? extends Object>的异同分析

1. 泛型产生的背景

在 JDK5 中引入了泛型来消除编译时错误和加强类型安全性。这种额外的类型安全性消除了某些用例中的强制转换，并使程序员能够编写泛型算法，这两种方法都可以生成更具可读性的代码。

例如，在 JDK5 之前，我们必须使用强制转换来处理列表的元素。这反过来又产生了一类特定的运行时错误：

List aList = new ArrayList();
aList.add(new Integer(1));
aList.add("a_string");
        
for (int i = 0; i < aList.size(); i++) {
    Integer x = (Integer) aList.get(i);
}

现在，我们想解决两个问题：

• 我们需要一个显式转换来从 aList 中提取值——类型取决于左侧的变量类型（在本例中为 Integer ）
• 当我们试图将 a_string 转换为 Integer 时，在第二次迭代中会出现运行时错误。

泛型填补了这个空白，代码如下：

List<Integer> iList = new ArrayList<>();
iList.add(1);
iList.add("a_string"); // compile time error
 
for (int i = 0; i < iList.size(); i++) {
    int x = iList.get(i);
}

执行上述代码，编译器会告诉我们，无法将 a_string 添加到 Integer 类型的 List 中，这比起在运行时才发现异常要好很多。

而且，不需要显式转换，因为编译器已经知道 iList 包含 Integer 类型的数据。另外，由于自动拆箱的关系，我们甚至不需要使用 Integer 类型，它的原始类型就足够了。

2. 泛型中的通配符

问号或通配符在泛型中用来表示未知类型。它可以有三种形式：

• 无界通配符 ： List<?> 表示未知类型的列表
• 上界通配符 ：List<? extends Number> 表示 Number 或其子类型（如 Integer 和 Double）的列表
• 下界通配符 ：List<? super Integer> 表示 Integer 或其超类型 Number 和 Object的列表

由于 Object 是 Java 中所有类型的固有超类，所以我们会认为它也可以表示未知类型。换句话说， List<?> 和 List<Object> 可以达到相同的目的。但事实并非如此。

来看看这两个方法：

public static void printListObject(List<Object> list) {    
    for (Object element : list) {        
        System.out.print(element + " ");    
    }        
}    
 
public static void printListWildCard(List<?> list) {    
    for (Object element: list) {        
        System.out.print(element + " ");    
    }     
}

给出一个 整数 的列表，比如：

List<Integer> li = Arrays.asList(1, 2, 3);

执行 printListObject(li) 不会编译，并且我们将得到以下错误：

The method printListObject(List<Object>) is not applicable for the arguments (List<Integer>)

而执行 printListWildCard(li) 将通过编译，并将 1 2 3 输出到控制台。

3. <?>和<? extends Object>的相同之处

在上面的示例中，如果我们将 printListWildCard 方法更改为：

public static void printListWildCard(List<? extends Object> list)

它的工作方式与 printListWildCard(List<?>) 相同。这是因为 Object 是 Java 所有对象的超类，基本上所有的东西都扩展了 Object 。因此，这个方法也会处理一个 Integer 类型的List。

也就是说， <?> 和 <? extends Object> 在这个例子中是同一个意思。

虽然在大多数情况下，这是正确的， 但也有一些区别 。接下来我们就来看看它们之间的差异。

4. <?>和<? extends Object>的不同之处

可重构类型是指那些在编译时未被擦除的类型。换句话说，一个不可重构类型，运行时将比编译时表达的信息更少，因为其中一些信息会被擦除。

一般来说，参数化类型是不可重新定义的。比如 List<String> 和 Map<Integer，String> 就不可重新定义。编译器会擦除它们的类型，并将它们分别视为列表和映射。

这个准则的唯一例外是无界通配符类型。也就是说， List<?> 以及 Map<?, ?> 是可重写的。

另外， List<? extends Object> 不可重写。虽然微妙，但这是一个显著的区别。

不可重构的类型在某些情况下不能使用，例如在 instanceof 运算符或作为数组的元素。

所以，如果我们的代码写成这样：

List someList = new ArrayList<>();
boolean instanceTest = someList instanceof List<?>

代码编译后， instanceTest 为 true 。

但是，如果我们在 List<? extends Object> 上使用 instanceof 运算符：

List anotherList = new ArrayList<>();
boolean instanceTest = anotherList instanceof List<? extends Object>;

那么第2行不编译。

类似地，在下面的代码片段中，第1行编译，但第2行不编译：

List<?>[] arrayOfList = new List<?>[1];
List<? extends Object>[] arrayOfAnotherList = new List<? extends Object>[1]

5.结语