Java嵌套泛型类型

Question

为什么必须使用泛型类型 Map<?, ? extends List<?>>而不是更简单的 Map<?, List<?>>对于以下 test()方法？

public static void main(String[] args) {
    Map<Integer, List<String>> mappy =
        new HashMap<Integer, List<String>>();

    test(mappy);
}

public static void test(Map<?, ? extends List<?>> m) {}

// Doesn't compile
// public static void test(Map<?, List<?>> m) {}

请注意以下工作，并且无论如何这三种方法具有相同的删除类型。

public static <E> void test(Map<?, List<E>> m) {}

Answer 1

从根本上说，List<List<?>>和 List<? extends List<?>>有不同的类型参数。

实际上，一个是另一个的子类型，但首先让我们详细了解它们各自的含义。

理解语义差异

一般来说，通配符?代表一些“缺失的信息”。这意味着“这里曾经有一个类型参数，但我们不再知道它是什么”。并且因为我们不知道它是什么，所以对我们如何使用引用该特定类型参数的任何内容施加了限制。

目前，让我们使用 List 来简化示例。而不是 Map .

A List<List<?>>拥有任何类型参数的任何类型的 List。所以即:

List<List<?>> theAnyList = new ArrayList<List<?>>();

// we can do this
theAnyList.add( new ArrayList<String>() );
theAnyList.add( new LinkedList<Integer>() );

List<?> typeInfoLost = theAnyList.get(0);
// but we are prevented from doing this
typeInfoLost.add( new Integer(1) );

我们可以放任何 List在 theAnyList ，但这样做我们已经失去了对它们元素的了解。

当我们使用 ? extends , List拥有 List 的一些特定子类型，但我们不再知道它是什么。所以即:

List<? extends List<Float>> theNotSureList =
    new ArrayList<ArrayList<Float>>();

// we can still use its elements
// because we know they store Float
List<Float> aFloatList = theNotSureList.get(0);
aFloatList.add( new Float(1.0f) );

// but we are prevented from doing this
theNotSureList.add( new LinkedList<Float>() );

向 theNotSureList 添加任何内容不再安全，因为我们不知道其元素的实际类型。 (它最初是 List<LinkedList<Float>> 吗？还是 List<Vector<Float>> ？我们不知道。)

我们可以把这些放在一起，得到一个 List<? extends List<?>> .我们不知道是什么类型的 List它已经在里面了，我们不知道那些 List 的元素类型要么。所以即:

List<? extends List<?>> theReallyNotSureList;

// these are fine
theReallyNotSureList = theAnyList;
theReallyNotSureList = theNotSureList;

// but we are prevented from doing this
theReallyNotSureList.add( new Vector<Float>() );
// as well as this
theReallyNotSureList.get(0).add( "a String" );

我们丢失了有关 theReallyNotSureList 的信息，以及 List 的元素类型在里面。

(但您可能会注意到，我们可以将任何类型的 List 持有 Lists 分配给它...)

所以要分解它:

//   ┌ applies to the "outer" List
//   ▼
List<? extends List<?>>
//                  ▲
//                  └ applies to the "inner" List

Map工作方式相同，只是有更多的类型参数:

//  ┌ Map K argument
//  │  ┌ Map V argument
//  ▼  ▼
Map<?, ? extends List<?>>
//                    ▲
//                    └ List E argument

为什么? extends是必要的

你可能知道"concrete"泛型类型具有不变性，即 List<Dog> is not a subtype of List<Animal> 即使 class Dog extends Animal .相反，通配符是我们如何获得协方差，即 List<Dog>是 List<? extends Animal> 的子类型.

// Dog is a subtype of Animal
class Animal {}
class Dog extends Animal {}

// List<Dog> is a subtype of List<? extends Animal>
List<? extends Animal> a = new ArrayList<Dog>();

// all parameterized Lists are subtypes of List<?>
List<?> b = a;

因此，将这些想法应用于嵌套 List :

List<String>是 List<?> 的子类型但是 List<List<String>>不是 List<List<?>> 的子类型.如前所述，这可以防止我们通过向 List 添加错误的元素而危及类型安全。 .

List<List<String>>是 List<? extends List<?>> 的子类型，因为有界通配符允许协方差。即，? extends允许 List<String> 的事实是 List<?> 的子类型被考虑。

List<? extends List<?>>实际上是一个共享父类(super class)型:

     List<? extends List<?>>
          ╱          ╲
List<List<?>>    List<List<String>>

审核中

Map<Integer, List<String>>只接受 List<String>作为一个值。

Map<?, List<?>>接受任何 List作为一个值。

Map<Integer, List<String>>和 Map<?, List<?>>是具有不同语义的不同类型。

一个不能转换为另一个，以防止我们以不安全的方式进行修改。

Map<?, ? extends List<?>>是一个共享父类(super class)型，它施加了安全限制:

        Map<?, ? extends List<?>>
             ╱          ╲
Map<?, List<?>>     Map<Integer, List<String>>

泛型方法的工作原理

通过在方法上使用类型参数，我们可以断言 List有一些具体的类型。

static <E> void test(Map<?, List<E>> m) {}

此特定声明要求所有 List s 在 Map具有相同的元素类型。我们不知道该类型实际上是什么，但我们可以以抽象的方式使用它。这允许我们执行“盲”操作。

例如，这种声明可能对某种累积有用:

static <E> List<E> test(Map<?, List<E>> m) {
    List<E> result = new ArrayList<E>();

    for(List<E> value : m.values()) {
        result.addAll(value);
    }

    return result;
}

我们无法拨打 put在 m因为我们不知道它的 key 类型是什么了。但是，我们可以操纵它的值，因为我们知道它们都是 List具有相同的元素类型。

只是为了踢

问题未讨论的另一个选项是为 List 使用有界通配符和泛型类型。 :

static <E> void test(Map<?, ? extends List<E>> m) {}

我们可以用类似 Map<Integer, ArrayList<String>> 的东西来调用它。 .如果我们只关心 E 的类型，这是最宽松的声明.

我们还可以使用边界来嵌套类型参数:

static <K, E, L extends List<E>> void(Map<K, L> m) {
    for(K key : m.keySet()) {
        L list = m.get(key);
        for(E element : list) {
            // ...
        }
    }
}

这既允许我们可以传递给它的内容，也允许我们如何操作 m以及其中的一切。

也可以看看

"Java Generics: What is PECS?" ? extends之间的区别和 ? super .

JLS 4.10.2. Subtyping among Class and Interface Types和 JLS 4.5.1. Type Arguments of Parameterized Types获取此答案的技术细节的入口点。