List<? extends T>与List<? super T>的区别

大家好，我是一安，今天聊一下 List<? extends T>与List<? super T>的区别。

前置名词解释

？表示类型通配符，即具体传什么参数类型，在List定义时不用考虑
<T>这里的<>表示泛型，T表示泛型中装载的类型为T类型，等到需要的时候，我们可以具体这个T。我们在使用动态数组实现ArrayList的时候，如果希望这个ArrayList不仅仅支持一个类型的话，我们可以给这个ArrayList定义泛型，泛型中存放的是T类型。在实际创建出这个ArrayList对象时，我们可以指定泛型中的具体类型
<? extends T>类型上界，这里的?可以是T类型或者T的子类类型
<? super T>类型下界，这里的?可以是T类型或者T的超类类型，但不代表我们可以往里面添加任意超类类型的元素

在List中引入通配符界限限制的假设

不管是List<? extends T>还是List<? super T>，如果能读取元素，那么这个元素一定能转化为T类型，注意不是强制类型转换，强制类型转换是容易出现问题。

显然List<? extends T>内都是T的子类类型，能够向上转型为T类型，因此该list可以读取。

而List<? super T>内可以是T的超类类型，T的超类转T是有可能出现异常的。

那我干脆转化成Object类型不好吗，所有类的基类都是Object，不属于强制类型转换。哥们，转换成Object了，那你还图个啥？转换为Object类型是没有意义的。

假设List<? extends T>能添加元素，那么需要满足添加的任意元素需要能够直接转化成T的任何一个子类，T的子类A和子类B是不能相互转化的，显然该list是不能添加元素的。

假设List<? super T>能添加元素，那么同样需要满足添加的任意元素能够直接转化成T的任何一个超类。此时添加T的子类元素就能满足该要求，因为T的任意子类可以向上转型成T的任何超类。

List<? extends T>

List<? extends T>是被设计用来读取数据的泛型，并且只能读取类型为T的元素。原因如下：

元素是可以进行向上转型的，因此，我们可以这样做来读取元素

   List<? extends Number> list = new ArrayList<>(); 
   Number number=list.get(0);

可以读取，但不能写入，比如以下的代码就直接报错

public class Main {
 
    static class A { }
 
    static class B extends A { }
 
    static class C extends A { }
 
    public static void main(String[] args) {
        List<? extends A> list = new ArrayList<>();
        list.add(new A());//编译报错
        list.add(new B());//编译报错
        list.add(new C());//编译报错
    }
}

A的子类B与子类C是不能相互转换的，因此是不能往该list中添加元素

虽然不能添加元素，但可以在初始化的时候，接受一个已经定义好的list，而该list存放的类型一定相同，因此，List<? extends T>可直接接受一个定义好的list

    public static List<Integer> getList(){
        List<Integer> list=new ArrayList<>();
        list.add(1);
        return list;
    }
 
....
 
    public static void main(String[] args) {
        List<? extends Number> list = new ArrayList<>();
        list=getList();
    }

List<? super T>

List<? super T>是被设计用来添加数据的泛型，并且只能添加T类型或其子类类型的元素。

为什么只能是T类型及其子类型元素，超类类型的元素不可以吗？

超类类型转化为T类型，是需要强制类型转换的，是容易出现异常的，无法保障的。

而传入T类型及其子类类型时，能够直接转化为T的任意超类类型。比如，下面的代码是可以运行的

public class Main {
 
    static class A { }
 
    static class B extends A { }
 
    static class C extends A { }
 
    public static void main(String[] args) {
        List<? super A> list = new ArrayList<>();
        list.add(new A());
        list.add(new B());
        list.add(new C());
    }
 
}

该list也可以读取其中的元素，从第二节可以得出，只能用Object接收，没多大意义

   List<? super Integer> list2 = new ArrayList<>();
   list2.add(new Integer(1));
   Object integer=list2.get(0);

如果我们使用Object类型来接收获取到的元素，那么元素本身的类型就会丢失，因此，我们不使用List<? super T>来获取元素。

如果我们非要使用List<? super Integer>中的Integer类型来接收获取到的元素，那么必须进行强制类型转换，是会出现异常的，无法保障。

   List<? super Integer> list2 = new ArrayList<>();
   list2.add(new Integer(1));
   Integer integer1= (Integer) list2.get(0);

更加通俗易懂的例子

前言：向上转型是安全的，向下转型是不安全的，除非你知道List中的真实类型，否则向下转型就会报错

extends

List<? extends Number> foo3意味着下面的赋值语句都是合法的

List<? extends Number> foo3 = new ArrayList<Number>();  // Number "extends" Number (in this context)
List<? extends Number> foo3 = new ArrayList<Integer>(); // Integer extends Number
List<? extends Number> foo3 = new ArrayList<Double>();  // Double extends Number

1.读取

给定上述可能的赋值语句，能保证你从List foo3中取出什么样类型的对象？

你可以读取一个Number对象，因为上面任意一个list都包含Number对象或者Number子类的对象（上面的Number、Integer、Double都可以转型成Number，并且是安全的，所以读取总是可以的）。如下代码就不会报错

      List<? extends Number> foo4 = new ArrayList<Integer>();
      Number number = foo4.get(0);

你不能读取一个Integer对象，因为foo3可能指向的是List（与其运行时发现Double转成Integer报错，不如编译时就不让从foo3中取Integer对象）。如下代码编译时会报Incompatible types错的

      List<? extends Number> foo4 = new ArrayList<Integer>();
      Integer number = foo4.get(0);

因为编译的时候编译器只知道foo4引用是一个List<? extends Number>，要到运行时才会绑定到new ArrayList()，所以编译的时候是无法判断foo4指向的List中到底是什么类型，唯一能确定的就是这个类型是Number的子类（或者就是Number类）

你也不能读取一个Double对象，因为foo3可能指向的是List

2.写入

给定上述可能的赋值语句，你能往List foo3中添加什么类型的对象从而保证它对于所有可能的ArrayList都是合法的呢？

你不能添加一个Integer对象，因为foo3可能指向的是List。如下代码是会编译报错的

      List<? extends Number> foo4 = new ArrayList<Integer>();
      foo4.add(new Integer(1));

因为编译期间是无法知道foo4指向的ArrayList中到底放的是什么类型，只有到运行时才知道（就是Java所谓的晚绑定或运行时绑定）。与其到运行时发现往一个ArrayList中add一个Integer导致抛出类型转换异常，倒不如编译时就报错，即使ArrayList中放的就是Integer类型

你不能添加一个Double对象，因为foo3可能指向的是List
你不能添加一个Number对象，因为foo3可能指向的是List

总结一下：你不能往List<? extends T>中添加任何对象，因为你不能保证List真正指向哪个类型，所以不能确定添加的对象就是List所能接受的类型。能保证的，仅仅是你可以从List中读取的时候，你获得的肯定是一个T类型的对象（即使是T类型的子类对象也是T类型的）

super

List<? super Integer> foo3意味着下面任何一个赋值语句都是合法的

List<? super Integer> foo3 = new ArrayList<Integer>();  // Integer is a "superclass" of Integer (in this context)
List<? super Integer> foo3 = new ArrayList<Number>();   // Number is a superclass of Integer
List<? super Integer> foo3 = new ArrayList<Object>();   // Object is a superclass of Integer

1.读取

给定上述可能的赋值语句，当读取List foo3中的元素的时候，你能保证接收到什么类型的对象呢？