面试题：Java泛型通配符的高级应用场景

Question

在Java泛型中，通配符有?、? extends T 和? super T 等形式。请举例说明? extends T 和? super T 在实际编程中的高级应用场景，比如在集合操作、方法参数传递等方面，并且解释它们的区别和使用原则。

Answer 1

1.? extends T 的应用场景及解释

• 应用场景 - 集合操作：假设有一个动物类Animal及其子类Dog和Cat。当我们希望一个方法能够读取不同类型的动物集合，但不修改集合内容时，可以使用? extends T。例如：

class Animal {}
class Dog extends Animal {}
class Cat extends Animal {}

public class WildcardExample {
    public static void printAnimals(List<? extends Animal> animals) {
        for (Animal animal : animals) {
            System.out.println(animal);
        }
    }
}

这里List<? extends Animal>可以接受List<Dog>或List<Cat>，因为Dog和Cat都是Animal的子类。但该方法不能往集合中添加元素（除了null），因为编译器无法确定具体的类型。

• 应用场景 - 方法参数传递：假设我们有一个获取集合中第一个元素的方法：

public static <T> T getFirst(List<? extends T> list) {
    return list.isEmpty()? null : list.get(0);
}

这个方法可以接受任何类型的集合，只要它是T的子类的集合，并且返回T类型的元素。

2.? super T 的应用场景及解释

• 应用场景 - 集合操作：还是以动物类为例，当我们希望一个方法能够往集合中添加特定类型及其子类的元素时，可以使用? super T。例如：

public static void addDog(List<? super Dog> dogs) {
    dogs.add(new Dog());
}

这里List<? super Dog>可以接受List<Dog>、List<Animal>（因为Dog是Animal的子类）。这样就可以往集合中添加Dog对象。

• 应用场景 - 方法参数传递：假设我们有一个将元素添加到集合的通用方法：

public static <T> void addElement(List<? super T> list, T element) {
    list.add(element);
}

这个方法可以接受任何类型的集合，只要它是T的超类的集合，并且可以将T类型的元素添加到集合中。

3. 区别和使用原则

• 区别：
  • ? extends T表示类型的上界，即可以是T或T的子类，主要用于读取数据，因为它保证了集合中的元素类型是T或其子类，但不能安全地添加元素（除了null）。
  • ? super T表示类型的下界，即可以是T或T的超类，主要用于写入数据，因为它保证了可以添加T及其子类的元素到集合中，但读取元素时，得到的是Object类型（需要类型转换，除非明确知道具体的超类类型）。
• 使用原则：
  • 当你只需要从集合中读取数据时，使用? extends T。
  • 当你只需要往集合中写入数据时，使用? super T。
  • 当你既需要读取又需要写入数据时，不要使用通配符，而是使用具体的泛型类型。