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Java泛型之協變、逆變、extends與super選擇方法

PHPz
發布: 2023-05-26 13:46:12
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要了解協變與逆變,首先要引入:

根據Liskov替換原則,如果C是P的子類,則P可以代替C,即P p = new C();
C繼承於P,記做為C < P

什麼是不變

##如果F是不變,當C <= P 時,那麼F(C) 和F(P) 沒有任何繼承關係

除例如Integer是Number的子類,根據Liskov替換原則

Number number = new Integer(1);  //correct
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但是如果這樣寫就會報錯

List<Number> list = new ArrayList<Integer>(1);  //error
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雖然Number和Integer存在繼承關係:Integer < Number, 但在Java裡,泛型預設是不變的, 因此也可以看作為 

# List List 不存在任何繼承關係

什麼是協變

如果F是協變的,當C <= P 時,那麼F(C) <= F(P)

#Java 提供了一個extends將不變轉為協變,例如:

List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>(1);  //corrent
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此時的

List可以看作為ArrayList的父類別

??extend Number 可以看作為一個型別範圍,表示Number的某一個子類別

陣列預設是協變的

Number[] numbers = new Integer[3];
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什麼是逆變

如果F是逆變的,當C <= P 時,那麼F(C) >= F(P)

Java 提供了一個super來將不變轉為協變,例如:

List<? super Number> list = new ArrayList<Object>(1);  //corrent
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此時的 

List可以看身為 ArrayList的父類別

#extends 和super

首先,我們來看看Collection.add的實作:

public interface List<E> extends Collection<E> { boolean add(E e); }
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下面程式碼將會報錯? ? extends NumberInteger類型不符

List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>(); // correct
list.add(Integer.valueOf(1));  //error
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首先在呼叫add方法時,泛型

E自動變成了

第二行報錯,也就是說

? extends Number不是Integer的父類別。這裡要將 ListArrayList的父類別區分開。

? extends Number可以看作為一個類型範圍中某一個類型,表示Number的某一個子類,但又沒明確是哪個子類,可能是Float,可能是Short ,也可能是Integer的子類別(Integer被final修飾,不可能有子類,這裡只是一種假設情況),它只確定了它的上界為Number,並沒有確定下界(有可能存在 ?extends NumberInteger),因此 #? extends Number不是Integer的父類別

# 將上面程式碼稍做修改就正確了:

List<? super Number> list = new ArrayList<Object>(); // correct
list.add(Integer.valueOf(1));  //correct
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首先因為逆變,

ListArrayList的父類,第一行正確。

第二行: 

? super NumberInteger的父類,原因是:? super Number表示Number的某一個父類,可能是Serializable也可能是 Object 但不管是哪個,Number的父類別一定是Integer的父類,因此第二行也正確

#使用extends還是super呢

java.util.Collections的copy方法(JDK1.7)給了我們答案:

public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {
    int srcSize = src.size();
    if (srcSize > dest.size())
        throw new IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest");

    if (srcSize < COPY_THRESHOLD ||
        (src instanceof RandomAccess && dest instanceof RandomAccess)) {
        for (int i=0; i<srcSize; i++)
            dest.set(i, src.get(i));
    } else {
        ListIterator<? super T> di=dest.listIterator();
        ListIterator<? extends T> si=src.listIterator();
        for (int i=0; i<srcSize; i++) {
            di.next();
            di.set(si.next());
        }
    }
}
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