其原因是基于 Java 如何实现泛型。
数组示例
使用数组,您可以做到这一点(数组是协变的,正如其他人所解释的)
Integer[] myInts = {1,2,3,4};
Number[] myNumber = myInts;
但是,如果你尝试这样做会发生什么?
Number[0] = 3.14; //attempt of heap pollution
最后一行可以编译得很好,但是如果你运行这段代码,你可以得到一个ArrayStoreException
. 因为您试图将双精度数放入整数数组(无论通过数字引用访问)。
这意味着你可以欺骗编译器,但不能欺骗运行时类型系统。之所以如此,是因为数组就是我们所说的可具体化类型。这意味着在运行时 Java 知道这个数组实际上被实例化为一个整数数组,它恰好是通过 type 的引用访问的Number[]
。
所以,如您所见,一件事是对象的实际类型,另一件事是您用来访问它的引用的类型,对吧?
Java泛型的问题
现在,Java 泛型类型的问题是类型信息被编译器丢弃并且在运行时不可用。这个过程称为类型擦除。在 Java 中实现这样的泛型是有充分理由的,但这是一个很长的故事,它与与预先存在的代码的二进制兼容性有关。
但这里重要的一点是,由于在运行时没有类型信息,因此无法确保我们不会造成堆污染。
例如,
List<Integer> myInts = new ArrayList<Integer>();
myInts.add(1);
myInts.add(2);
List<Number> myNums = myInts; //compiler error
myNums.add(3.14); //heap polution
如果 Java 编译器没有阻止你这样做,那么运行时类型系统也不能阻止你,因为在运行时没有办法确定这个列表应该只是一个整数列表。Java 运行时允许你将任何你想要的东西放入这个列表中,而它应该只包含整数,因为当它被创建时,它被声明为一个整数列表。
因此,Java 的设计者确保您不能欺骗编译器。如果你不能欺骗编译器(就像我们可以用数组做的那样),你也不能欺骗运行时类型系统。
因此,我们说泛型类型是不可具体化的。
显然,这会妨碍多态性。考虑以下示例:
static long sum(Number[] numbers) {
long summation = 0;
for(Number number : numbers) {
summation += number.longValue();
}
return summation;
}
现在你可以像这样使用它:
Integer[] myInts = {1,2,3,4,5};
Long[] myLongs = {1L, 2L, 3L, 4L, 5L};
Double[] myDoubles = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
System.out.println(sum(myInts));
System.out.println(sum(myLongs));
System.out.println(sum(myDoubles));
但是如果你试图用泛型集合实现相同的代码,你将不会成功:
static long sum(List<Number> numbers) {
long summation = 0;
for(Number number : numbers) {
summation += number.longValue();
}
return summation;
}
如果您尝试这样做,您会得到编译器错误...
List<Integer> myInts = asList(1,2,3,4,5);
List<Long> myLongs = asList(1L, 2L, 3L, 4L, 5L);
List<Double> myDoubles = asList(1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0);
System.out.println(sum(myInts)); //compiler error
System.out.println(sum(myLongs)); //compiler error
System.out.println(sum(myDoubles)); //compiler error
解决方案是学习使用 Java 泛型的两个强大特性,即协变和逆变。
协方差
使用协方差,您可以从结构中读取项目,但不能向其中写入任何内容。所有这些都是有效的声明。
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Integer>();
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Float>()
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Double>()
你可以阅读myNums
:
Number n = myNums.get(0);
因为您可以确定无论实际列表包含什么,它都可以向上转换为一个数字(毕竟任何扩展数字的东西都是一个数字,对吧?)
但是,不允许将任何内容放入协变结构中。
myNumst.add(45L); //compiler error
这是不允许的,因为 Java 无法保证泛型结构中对象的实际类型。它可以是任何扩展 Number 的东西,但编译器不能确定。所以你可以读,但不能写。
逆变
使用逆变器,您可以做相反的事情。您可以将事物放入通用结构中,但无法从中读出。
List<Object> myObjs = new List<Object();
myObjs.add("Luke");
myObjs.add("Obi-wan");
List<? super Number> myNums = myObjs;
myNums.add(10);
myNums.add(3.14);
在这种情况下,对象的实际性质是一个对象列表,通过逆变,你可以将数字放入其中,基本上是因为所有数字都有对象作为它们的共同祖先。因此,所有数字都是对象,因此这是有效的。
然而,假设你会得到一个数字,你就不能安全地从这个逆变结构中读取任何内容。
Number myNum = myNums.get(0); //compiler-error
如您所见,如果编译器允许您编写此行,您将在运行时收到 ClassCastException。
获取/放置原则
因此,当您只打算将泛型值从结构中取出时使用协变,当您只打算将泛型值放入结构中时使用逆变,当您打算同时使用两者时使用精确的泛型类型。
我拥有的最好的例子是以下将任何类型的数字从一个列表复制到另一个列表。它只从源头获取物品,它只将物品放在命运中。
public static void copy(List<? extends Number> source, List<? super Number> destiny) {
for(Number number : source) {
destiny.add(number);
}
}
由于协变和逆变的力量,这适用于这样的情况:
List<Integer> myInts = asList(1,2,3,4);
List<Integer> myDoubles = asList(3.14, 6.28);
List<Object> myObjs = new ArrayList<Object>();
copy(myInts, myObjs);
copy(myDoubles, myObjs);