Collection<Number>与Collection<? extends Number>与Collection<?>

tiaotiaoba

发布于 2022-01-18 10:12:42

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今天简单聊聊java泛型之：

Collection<Number>
Collection<? extends Number>
Collection<?>
Collection<Object>

先简单来段例子：

    public void testGenerics() {
        Collection<Number> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1); // ok

        Collection<?> tmp = numbers;
        // don't work, you don't know what type 'tmp' obviously contains
//        tmp.add(1);

        Collection<? extends Number> tmp2 = numbers;
        // don't work, you don't know what subtype 'tmp2' obviously contains
//        tmp2.add(1);

        Collection<Integer> integers = new ArrayList<>();
        tmp = integers;
        tmp2 = integers;

        Collection<String> strings = new ArrayList<>();
        tmp = strings;
//        tmp2 = strings; // don't work
    }

这个问题其实有点反人类，估计大部分人（包括我）对这种转换的第一反应肯定是“当然是对的。。”，说下我的理解：

Collection<Number>：表示这个Collection里包含的都是Number类型的对象，可以是Integer/Long/Float，因为编译器可以判断obj instanceof Number == true；
Collection<? extends Number>：表示这个Collection是Number类型的“某个子类型”的Collection实例，可以是Collection<Integer>/Collection<Long>，所以调用tmp.add(1)是不行的，因为编译器不知道这个tmp包含的元素到底是Number的哪个子类型，编译器无法判断obj instanceof UnknownType的结果；
Collection<E>，这个E类型是“一个”具体的类型，而不能是某个parent的多个子类型。

说到为什么在不明确类型的情况下不能允许写操作，那是为了运行期的安全，举个例子：

public void testGenerics2() {
    List<Integer> integers = new ArrayList<>();

    List<? extends Comparable> comparables = integers;
    
    integers.add("1");
    
    comparables.get(0).intValue(); // fail
}

如果comparables允许添加Comparable类型，那么运行期就有可能会抛出一些意料之外的RuntimeException，导致方法不正常结束甚至程序crash。

现在再来说说Collection<Object>与Collection<?>，又是很多人（包括我）第一反应肯定是“Object是所有java对象的公共父类，所以Collection<Object>可以表示任意类型的集合”，来看个例子：

    public void testGenerics3() {
        List<Integer> integers = new ArrayList<>();

        List<Object> objects = integers; // don't work
        List<?> objects1 = integers; // ok
    }

Collection<?>表示的范围比Collection<Object>大；
表示任意类型集合的正确写法是Collection<?>；
Collection<Object>不能表示任意类型的集合。

为什么Collection<Object>不是表示任意类型呢，其实也是编译器认为这里有类型转换错误的风险：

    public void testGenerics4() {
        List<Integer> integers = new ArrayList<>();

        List<Object> objects = new ArrayList<>();
        // this will be ok if List<Object> equals List<?>
//        objects = strings;
//        objects.add("1");
//        Integer i = (Integer) objects.get(0); // and crashes

        List<?> objects1 = new ArrayList<>(); // ok
//        objects1.add("1"); // compiler will make it illegal
    }