泛型中的上界限定符`extends`和下界限定符`super`各自的作用是什么，它们之间有何不同？

八股文_Java基础面试题 0 3

参考回答**

在 Java 的泛型中，extends 和 super 是泛型通配符的 上界限定符 和 下界限定符，它们的作用是限制泛型参数的类型范围，从而在方法或类中对泛型参数进行更加灵活的操作。

? extends T：上界通配符，表示泛型类型可以是 T或 T的子类（包括 T本身）。
- 主要用于只读操作。
? super T：下界通配符，表示泛型类型可以是 T或 T的父类（包括 T本身）。
主要用于写入操作。

它们的区别在于：

? extends T：适用于协变（读取时可以保证是某种类型及其子类型）。
? super T：适用于逆变（写入时可以保证是某种类型及其父类型）。

详细讲解与拓展

1. `? extends T` 上界通配符

作用：限制泛型参数必须是类型 T 或 T 的子类。

常用于只读场景，因为可以安全地读取为 T 类型。
不允许往泛型容器中添加 T 或其子类的元素（除了 null），因为类型不确定。

示例：计算总和 假设有一个方法需要接受一个存储数字的泛型列表并计算总和：

public double sum(List<? extends Number> list) {
    double sum = 0;
    for (Number num : list) {
        sum += num.doubleValue(); // 可以安全读取为 Number
    }
    return sum;
}

使用场景：

允许传入 List<Integer>、List<Double> 等 Number 的子类列表。
限制：不能往 list 中添加元素，因为编译器无法确定确切的子类型。

List<Integer> intList = List.of(1, 2, 3);
List<Double> doubleList = List.of(1.1, 2.2, 3.3);

System.out.println(sum(intList));     // 输出 6.0
System.out.println(sum(doubleList));  // 输出 6.6

注意：在使用 ? extends T 时，可以从列表中读取元素，但无法向列表中添加元素（除了 null）。

2. `? super T` 下界通配符

作用：限制泛型参数必须是类型 T 或 T 的父类。

常用于写入场景，因为可以安全地向泛型容器中添加 T 类型或其子类型的元素。
不保证读取的类型，因为泛型参数可能是 T 的父类，读取时只能保证是 Object 类型。

示例：添加元素 假设有一个方法需要向泛型列表中添加 Integer 或其子类的值：

public void addIntegers(List<? super Integer> list) {
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
}

使用场景：

允许传入 List<Integer>、List<Number>、List<Object>。
限制：从列表中读取元素时，编译器只能保证它是 Object 类型。

List<Number> numList = new ArrayList<>();
addIntegers(numList);

System.out.println(numList); // 输出 [1, 2, 3]

注意：在使用 ? super T 时，可以向列表中写入 T 或 T 的子类型的元素，但从列表中读取元素时，只能保证读取到 Object。

3. `? extends T` 和 `? super T` 的对比

特性	`? extends T`	`? super T`
适用场景	读取：从列表中读取数据，保证是 `T` 或其子类	写入：向列表中添加数据，保证是 `T` 或其子类
类型范围	`T` 或 `T` 的子类	`T` 或 `T` 的父类
读取操作	可以读取为 `T`	只能读取为 `Object`
写入操作	不能写入（除了 `null`）	可以写入 `T` 或其子类
典型用途	协变：传入子类时适合只读场景	逆变：传入父类时适合只写场景

示例代码对比：

// 使用 ? extends T
public void processList(List<? extends Number> list) {
    Number num = list.get(0); // 可以读取为 Number
    // list.add(1); // 编译错误：无法确定可以添加的具体类型
}

// 使用 ? super T
public void processList(List<? super Integer> list) {
    list.add(1); // 可以安全写入 Integer 类型
    Object obj = list.get(0); // 读取时只能作为 Object
}

4. 常见应用场景

(1) 上界通配符：? extends T

读取数据：确保从集合中读取的元素至少是 T 类型。
典型应用：处理需要从泛型集合中读取数据的逻辑，如汇总计算、排序等。

示例：打印列表内容

public void printList(List<? extends Number> list) {
    for (Number num : list) {
        System.out.println(num);
    }
}

(2) 下界通配符：? super T

写入数据：确保向集合中写入的元素是 T 类型或其子类。
典型应用：处理需要向泛型集合中添加数据的逻辑，如填充数据、初始化集合等。

示例：向列表中添加数据

public void fillList(List<? super Integer> list) {
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
}

5. PECS 原则

Java 泛型设计中的一个经典原则是 PECS（Producer Extends, Consumer Super）：

Producer Extends：如果你需要从集合中获取数据，使用 ? extends T。
Consumer Super：如果你需要向集合中添加数据，使用 ? super T。

示例：

使用 ? extends T：适合数据的生产者，如 List<? extends Number>。
使用 ? super T：适合数据的消费者，如 List<? super Integer>。

6. 总结

? extends T（上界通配符）：
- 泛型类型可以是 T 或其子类。
- 用途：适用于只读场景。
- 限制：不允许写入元素（除了 null）。
? super T（下界通配符）：
- 泛型类型可以是 T 或其父类。
- 用途：适用于只写场景。
- 限制：读取时只能作为 Object。

参考回答**

详细讲解与拓展

1. ? extends T 上界通配符

2. ? super T 下界通配符

3. ? extends T 和 ? super T 的对比