面试题：Java多重通配符与类型擦除的关联

Question

在Java中，已知泛型存在类型擦除机制。当使用多重通配符时，例如List<? extends Number>和List<? super Integer>，结合类型擦除原理，解释在运行时如何确保代码类型安全性，并举例说明可能出现的类型相关问题及解决方法。

Answer 1

类型擦除原理

在Java中，泛型主要是在编译期起作用，运行时会进行类型擦除。对于泛型类型参数，在编译后会被替换为其限定的上限（如果有），如果没有上限则替换为Object。例如List<Integer>在运行时实际类型是List，Integer类型信息被擦除。

确保代码类型安全性

1. List<? extends Number>：
   • 这种通配符表示该List可以包含Number及其子类的元素。由于类型擦除，运行时无法确切知道具体的元素类型，但编译器会在编译期进行类型检查。
   • 例如，以下代码在编译期会报错：

List<? extends Number> list1 = new ArrayList<>();
list1.add(new Integer(1)); // 编译错误，因为编译器不知道list1实际允许的具体类型

• 但是可以安全地读取元素，因为返回类型至少是Number：

List<? extends Number> list1 = new ArrayList<>();
Number num = list1.get(0);

2. List<? super Integer>：
   • 此通配符表示该List可以包含Integer及其超类的元素。同样由于类型擦除，运行时具体类型不确定，但编译期编译器会确保类型安全。
   • 可以向List中添加Integer及其子类元素：

List<? super Integer> list2 = new ArrayList<>();
list2.add(new Integer(1));
list2.add(new Double(2.0)); // 编译错误，因为Double不是Integer的子类

• 读取元素时，由于不知道具体的上限类型，只能用Object接收：

List<? super Integer> list2 = new ArrayList<>();
Object obj = list2.get(0);

可能出现的类型相关问题及解决方法

1. 问题：
   • 类型不匹配问题。例如，尝试将错误类型的元素添加到List中，如上面List<? extends Number>中添加Integer元素的情况。
2. 解决方法：
   • 避免直接向List<? extends Number>中添加元素，如果需要添加元素，可以定义一个方法来处理，方法参数为具体的类型。例如：

List<Number> numbers = new ArrayList<>();
void addNumber(List<? super Number> list, Number num) {
    list.add(num);
}
addNumber(numbers, new Integer(1));

• 对于读取List<? super Integer>的情况，如果需要特定类型的元素，可以在获取元素后进行类型检查和转换：

List<? super Integer> list2 = new ArrayList<>();
list2.add(new Integer(1));
Object obj = list2.get(0);
if (obj instanceof Integer) {
    Integer intValue = (Integer) obj;
    // 处理Integer值
}