Java：有界通配符或有界类型参数？

Question

最近，我读到了这篇文章： http://download.oracle.com/javase/tutorial/extra/generics/wildcards.html

我的问题是，不要创建这样的方法：

public void drawAll(List<? extends Shape> shapes){
    for (Shape s: shapes) {
        s.draw(this);
    }
}

我可以创建一个这样的方法，而且效果很好：

public <T extends Shape> void drawAll(List<T> shapes){
    for (Shape s: shapes) {
        s.draw(this);
    }
}

我应该使用哪种方式？通配符在这种情况下有用吗？

Answer 1

这取决于您需要做什么。如果你想做这样的事情，你需要使用有界类型参数：

public <T extends Shape> void addIfPretty(List<T> shapes, T shape) {
    if (shape.isPretty()) {
       shapes.add(shape);
    }
}

这里我们有一个List<T> shapes 和一个T shape，因此我们可以安全地shapes.add(shape)。如果它被声明为List<? extends Shape>，你可以不安全地add 给它（因为你可能有一个List<Square> 和一个Circle）。

因此，通过为有界类型参数命名，我们可以选择在泛型方法的其他地方使用它。当然，并不总是需要这些信息，因此如果您不需要了解太多类型（例如您的 drawAll），那么通配符就足够了。

即使您不再引用有界类型参数，如果您有多个边界，仍然需要有界类型参数。这是Angelika Langer's Java Generics FAQs的引述

通配符绑定和类型参数绑定有什么区别？

通配符只能有一个边界，而类型参数可以有多个边界。 通配符可以有下限或上限，而类型参数没有下限。

通配符边界和类型参数边界经常被混淆，因为它们都被称为边界并且在某种程度上具有相似的语法。 […]

语法：

  type parameter bound     T extends Class & Interface1 & … & InterfaceN

  wildcard bound  
      upper bound          ? extends SuperType
      lower bound          ? super   SubType

通配符只能有一个下限或上限。不允许使用通配符边界列表。

相反，一个类型参数可以有多个界限，但没有类型参数的下限之类的东西。

引自Effective Java 2nd Edition，第 28 条：使用有界通配符提高 API 灵活性：

为了获得最大的灵活性，请在代表生产者或消费者的输入参数上使用通配符类型。 [...] PECS 代表生产者-extends，消费者-super [...]

不要使用通配符类型作为返回类型。它不会为您的用户提供额外的灵活性，而是会迫使他们在客户端代码中使用通配符类型。如果使用得当，通配符类型对类的用户几乎是不可见的。它们使方法接受它们应该接受的参数并拒绝它们应该拒绝的参数。 如果该类的用户必须考虑通配符类型，则该类的 API 可能有问题。

应用 PECS 原则，我们现在可以回到我们的 addIfPretty 示例，并通过编写以下代码使其更加灵活：

public <T extends Shape> void addIfPretty(List<? super T> list, T shape) { … }

现在我们可以将addIfPretty，比如Circle，转为List<Object>。这显然是类型安全的，但我们最初的声明不够灵活，无法允许它。

相关问题

• Java Generics: What is PECS?
• Can someone explain what does <? super T> mean and when should it be used and how this construction should cooperate with <T> and <? extends T>?

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总结

• 请务必使用有界类型参数/通配符，它​​们可以提高 API 的灵活性
• 如果类型需要多个参数，则只能使用有界类型参数
• 如果类型需要下限，则别无选择，只能使用有界通配符
• “生产者”有上限，“消费者”有下限
• 不要在返回类型中使用通配符

Answer 2

在您的示例中，您实际上并不需要使用 T，因为您不会在其他任何地方使用该类型。

但如果你做了类似的事情：

public <T extends Shape> T drawFirstAndReturnIt(List<T> shapes){
    T s = shapes.get(0);
    s.draw(this);
    return s;
}

或者像polygenlubricants所说，如果你想将列表中的类型参数与另一个类型参数匹配：

public <T extends Shape> void mergeThenDraw(List<T> shapes1, List<T> shapes2) {
    List<T> mergedList = new ArrayList<T>();
    mergedList.addAll(shapes1);
    mergedList.addAll(shapes2);
    for (Shape s: mergedList) {
        s.draw(this);
    }
}

在第一个示例中，您可以获得比仅返回 Shape 更多的类型安全性，因为您可以将结果传递给可能采用 Shape 子级的函数。例如，您可以将List<Square> 传递给我的方法，然后将生成的 Square 传递给只接受 Squares 的方法。如果您使用“？”您必须将生成的 Shape 转换为 Square ，这不是类型安全的。

在第二个示例中，您确保两个列表具有相同的类型参数（不能使用 '?'，因为每个 '?' 不同），以便您可以创建一个包含所有元素的列表他们两个。

Answer 3

考虑下面 James Gosling 第 4 版的 Java 编程示例，我们要在其中合并 2 个 SinglyLinkQueue：

public static <T1, T2 extends T1> void merge(SinglyLinkQueue<T1> d, SinglyLinkQueue<T2> s){
    // merge s element into d
}

public static <T> void merge(SinglyLinkQueue<T> d, SinglyLinkQueue<? extends T> s){
        // merge s element into d
}

上述两种方法具有相同的功能。那么哪个更可取？答案是第2个。用作者自己的话来说：

“一般规则是尽可能使用通配符，因为使用通配符的代码 通常比具有多个类型参数的代码更具可读性。在决定是否需要类型时 变量，问问自己该类型变量是否用于关联两个或多个参数，或者关联一个参数 类型与返回类型。如果答案是否定的，那么通配符就足够了。”

注意：书中只给出了第二种方法，类型参数名称是 S 而不是 'T'。第一种方法书中没有。

Answer 4

据我了解，通配符允许在不需要类型参数的情况下使用更简洁的代码（例如，因为它在多个地方被引用或因为需要多个边界，如其他答案中所述）。

在您指出的链接中，我阅读了（在“通用方法”下）以下暗示这个方向的陈述：

泛型方法允许使用类型参数来表达 方法的一个或多个参数类型之间的依赖关系 和/或其返回类型。如果没有这样的依赖，一个泛型 方法不应该使用。

[...]

使用通配符比显式声明更清晰、更简洁 类型参数，因此应尽可能首选。

[...]

通配符还有一个优点是可以在外面使用 方法签名，如字段、局部变量和数组的类型。

Answer 5

第二种方式有点冗长，但它允许你在里面引用T：

for (T shape : shapes) {
    ...
}

据我所知，这是唯一的区别。