Android開發之深入理解泛型extends和super的區別

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摘要：

什麼是泛型？什麼是擦除邊界？什麼是上界限定或下界限定（子類型限定或超類型限定）？什麼是型別安全？泛型extends關和super關鍵字結合萬用字元?使用的區別，兩種泛型在實際Android開發中有什麼用處？

一、什麼是泛型？

泛型，大概的意思是指沒有指定具體的類型的類或方法，以泛型的形式傳入一個類中或方法中，在Java編程(Android編程)裡面使用一對角括弧和一個大寫字母表示，例如：

//泛型類public interface List<E>{}//泛型方法，型別參數位於傳回型別之前或void之前public static <E> boolean contains(E [] arr, E x){   for(E val:arr){      if(x.equal(val)){         return true;      }   }   return false;}

角括弧中的內容常用一個大寫的字母表示，但也可以是任意的單詞或同時傳入多個泛型，它的命名規則遵循類名的命名規則(首字母大寫)，例如：

public interface List<AnyType,A,B,C>{}

在一個聲明了傳入泛型的類中，我們可以考慮傳入，也可以考慮不傳入，比如，現在我們需要一個列表存放資料(但沒有明確資料的類型)，那麼執行個體化的列表，就可以存放各種類型的資料，代碼如下：

//沒有具體類型的列表ArrayList<> mDataSet=new ArrayList<>();         mDataSet.add(new Object());        mDataSet.add(new String());        mDataSet.add(new Integer(0));        mDataSet.add(new Animal());//指定具體類型的列表(儲存其他類型，編譯不通過，編譯器報錯)ArrayList<String> mDataSetStr=new ArrayList<>();        mDataSetStr.add(new String());

為了更好理解萬用字元的用法，現在我們先定幾個繼承關係的類：WhiteCuteHelloKitty、CuteHelloKitty、HelloKitty、Cat、Animal，如：

萬用字元?既可以單獨使用，也可以結合Java關鍵字extends或super一起使用，關於它們之間的區別在後面介紹，例如：

  //萬用字元單獨使用ArrayList<?> mDataSetType=new ArrayList<>();  //萬用字元結合關鍵字extends一起使用ArrayList<? extends Animal> mAnimalChildren = new ArrayList<>();  //萬用字元結合關鍵字super一起使用ArrayList<? super HelloKitty> mAnimalParents = new ArrayList<>();

這裡，沒有列舉完泛型的用法，關於其他的一些用法可以參考其他文檔，繼續我們下面的介紹。

二、 什麼是擦除邊界？

擦除邊界，指一個具體的類型，抽象成一個泛型，那麼我們就可以在編寫代碼的時候，根據實際需要指定具體的類型，符合依賴抽象的編程思想。我們使用IDE或Eclipse開發工具編寫代碼時，在編譯期會將傳入的具體類型代替泛型，同時方便使用具體類型的屬性和方法，比如，我們在一個列表中指定儲存Animal這個具體類，那麼我們就可以方便使用Animal內部的屬性和方法，例如：

    class Animal {        String name;        public void setName(String name) {            this.name = name;        }        public String getName() {            return name;        }    }ArrayList<Animal> mAnimals = new ArrayList<>();//指定ArrayList的泛型具體類為Animal，其對象可以儲存Animal及其子類的對象        mAnimals.add(new Animal());        mAnimals.add(new Cat());        mAnimals.add(new HelloKitty());//方便使用Animal內部的屬性和方法        String name=mAnimals.get(0).name;               name=mAnimals.get(1).getName();

簡單地說，擦除邊界就像一個正方形去掉了四邊，變成一個沒有固定大小沒有邊界的圖片，在以後需要使用的時候，再給它指定具體的類型，指定的類型可以是圓形、矩形、三角形或六邊形、心形等。

三、什麼是上界限定或下界限定？

在Java程式中，類與類之間最重要的一種關係——繼承關係，簡單的描述是一個縱向的排列關係（如上面Animal的UML圖）。上界，指的是往上能夠找到的最頂端的類（忽略Object類）；下界，指的是外下能夠找到的最末端的類。泛型<? extends HelloKitty>表示的是所有繼承自HelloKitty的子類，那麼萬用字元？表示的上界是HelloKitty，但我們不知道它的下界；泛型<? super CuteHelloKitty>表示的是所有CuteHelloKitty的超類，萬用字元?表示的下界是CuteHelloKitty，同理我們不知道它的上界。於是，初學者在看一些介紹extends和super區別的文章時，容易將extends的上界和super的下界混到一起記憶，實際上它們彼此擁有自己的上界與下界，這是特別需要注意的！

四、什麼是型別安全？

型別安全，指的是在編碼階段，編譯器自動對代碼進行檢查，檢查變數或方法的調用是否符合當前類型，如果有不符合的情況，Java編譯器就會提示錯誤，比如，一個HelloKitty的對象mHelloKitty允許調用自身聲明或繼承的屬性和方法，這是符合型別安全的；但是，一個HelloKitty的對象mHelloKitty不允許調用子類CuteHelloKitty或WhiteCuteHelloKitty聲明的屬性和方法，如果強行調用了，編譯器會提示錯誤，這是不符合型別安全的。

簡單地說，上溯造型是符合型別安全的，下溯造型是不符合型別安全的。

五、 萬用字元 ?與extends、super關鍵字使用的區別

從上面的學習中，我們知道<? extends T>表示的含義是繼承自T的一組類，在一個泛型類List<E>(或方法)中傳入泛型<? extends T>，編譯器會自動轉換成如下代碼：

//泛型類public interface List<? extends T>{    //泛型方法    boolean add(? extends T e);}

下面示範的例子，釗林將T用具體的類Animal代替，在一個泛型類ArrayList<E>傳入<? extends Animal>，然後嘗試往mAnimalChildren列表中存入子類的對象，最後查看ArrayList的add方法，如：

你會發現，編譯器報錯了，不允許往一個列表中儲存Animal本身及其子類的對象，難道我理解錯誤了嗎？這到底是為什嗎？

在開發人員的頭腦裡，自然很容易理解Animal、Cat是符合泛型<? extends Animal>規則的，但是對於編譯器來說，它只知道上面泛型表示的是一組類，但不清楚是否是具體的Animal類或其子類，在ArrayList類中，傳入的泛型，編譯器會自動將類中的泛型替換成<? extends Animal>，比如add方法，變成了boolean add(? extends Animal e)，這時候試圖傳入具體的類Animal、Cat、HelloKitty或CuteHelloKitty，編譯器會很生氣地告訴你說：“你是不是聽不懂我說的話，我要求的是? extends Animal，你卻給我一個Animal或其子類！！產生了疑惑：我應該把它當成Animal處理呢？還是應該當成HelloKitty處理呢？抑或是當成CuteHelloKitty處理呢？”因為存在類型不清楚的情況，所以編譯器禁止開發人員傳入具體的類型，

這就是為什麼釗林會花一些篇幅提前介紹什麼是型別安全的原因，對於編譯器要求的是一個A類型，開發人員給了一個B類型，這是不符合型別安全的！

? extends Animal表示一種類型，Animal、Cat或HelloKitty表示另一種類型，所以會報錯！

既然不允許我們往裡面添加資料，那麼，對於泛型? extends Animal，對於開發人員到底有什麼用處？雖然編譯器不允許你往add方法傳入資料。

但是對於編譯器來說泛型類? extends Animal，可以肯定其繼承了Animal的屬性和方法，那麼在我們封裝類的時候，就可以方便地調用繼承的屬性和方法，例如：

    class Animal {        String name;        public void setName(String name) {            this.name = name;        }        public String getName() {            return name;        }    }    class CuteHelloKitty extends HelloKitty{        public String feature(){            return "This is a cute HelloKitty !";        }    }    /**     * 封裝的一個類     * @param <T>     */    class AnimalName<T>{        T e;        public T get() {            return e;        }        public T print(T e) {            return e;        }    }    public void print(){        //一、綁定為一群組繼承自Animal的類，允許使用繼承的屬性和方法        AnimalName<? extends Animal> animalName=new AnimalName();        Animal animal=animalName.get();        System.out.print(animal.getName());        //二、綁定為一組CuteHelloKitty的類，允許使用繼承的屬性和方法        AnimalName<? extends CuteHelloKitty> cuteHelloKittyName=new AnimalName();        CuteHelloKitty cuteHelloKitty=cuteHelloKittyName.get();        System.out.print(cuteHelloKitty.feature());    }

既然泛型<? extends Animal>不合適往裡面添加資料，那麼開發人員在設計程式的時候，對於傳入泛型<? extends Animal>的類，盡量避免調用往寫入資料的方法，只調用讀取資料的方法。泛型類<? extends Animal>表示以Animal為上界的所有子類，不確定具體的類型，可能會下溯造型，不符合型別安全！！

但是，如果我想要調用寫入資料的方法呢，那該怎麼辦？那麼，你可以考慮使用泛型<? super T>，該泛型表示的含義是以T為下界的一組類，如：

看一下下面的例子，編譯器允許開發人員這樣子操作，代碼如下：

        //三、綁定為以CuteHelloKitty為下界的一組類        AnimalName<? super CuteHelloKitty> helloKitty = new AnimalName<>();        helloKitty.print(new CuteHelloKitty());        helloKitty.print(new WhiteCuteHelloKitty());

類中傳入泛型<? super T>，對於傳入的CuteHelloKitty類本身及其子類，在這裡編譯器會自動上溯造型為CuteHelloKitty，上溯造型符合型別安全的，因此可以調用寫入資料的print方法）。編譯器允許傳入的是T自身或T子類的對象，最終上溯造型為T，符合型別安全！！

總結：

在一個封裝類中傳入泛型，可以在編碼的時候指定泛型為某個具體的類，也可以指定為一組類，指定為一組類可以考慮使用萬用字元?與extends、super關鍵字結合，泛型類<? extends T>表示以T為上界的一組子類，適合讀取資料，不建議調用寫入資料的方法，否則編譯器會報錯；泛型<? super T>表示以T為下界的一組超類，適合調用寫入資料的方法，不適合讀取資料。

在開發中，根據實際的需要合理選擇傳入<? extends T>、<? super T>或者不使用萬用字元，符合型別安全！！

Android開發之深入理解泛型extends和super的區別