java泛型之使用通配符参数
类型安全虽然有用，但是有时可能会影响代码结构，使得无法被完全接受。例如，对于上一节的Stats类，假设希望添加方法sameAvg()，该方法用于判定两个Stats对象包含的数组的平均值是否相同，而不考虑每个对象包含的数值数据的具体类型。例如，如果一个对象包含double值1.0、2.0、和3.0，另一个对象包含整数值2、1和3，那么平均值是相同的。实现sameAvg()方法的一种方式是传递Stats参数，然后根据调用对象比较参数的平均值，只有当平均值相同时才返回true。例如：
......
Integer inums[] = {1,2,3,4,5};
Double dnums[] = {1.1,2.2,3.3,4.4,5.5};
Stats<Integer> iob = new Stats<Integer>(inums);
Stats<Double> dob = new Stats<Double>(dnums);
if(iob.sameAvg(dob))
System.out.println("Averages are the same.");
else
System.out.println("Averages differ.");
首先，创建sameAvg()方法看起来是一个简单的问题。因为Stats是泛型化的，并且它的average()方法可以使用任意类型的Stats对象，看起来创建sameAvg()方法将会很直观。不幸的是，一旦试图声明Stats类型的参数，麻烦就开始了。Stats是参数化类型，当声明这种类型的参数时，将Stats的类型参数指定为什么好呢？
乍一看，你可能会认为解决方案与下面类似，其中的T用作类型参数：
......
public boolean sameAvg(Stats<T> ob) {
if(average() == ob.average())
return true;
else false;
}
这种尝试存在的问题是：只有当其他Stats对象的类型和调用对象相同时才能工作。例如，如果调用对象是Stats<Integer>类型，那么参数ob也必须是Stats<Integer>类型。不能用于比较Stats<Double>类型对象的平均值和Stats<Short>类型对象的平均值。所以，这种方式的适用范围很窄，无法得到通用的（即泛型化的）解决方案。
为了创建泛型化的sameAvg()方法，必须使用Java泛型的另一个特性：通配符（wildcard）参数。通配符参数是由“?”指定的，表示未知类型。下面是使用通配符编写的sameAvg()方法：
......
public boolean sameAvg(Stats<?> ob) {
if(average() == ob.average())
return true;
return false;
}
......
在此，Stats<?>和所有Stats对象匹配，允许任意两个Stats对象比较它们的平均值。我们来看看完整的示例：
package test;
public class Stats<T extends Number> {
private T[] nums;
public Stats(T[] o) {
nums = o;
}
public double average() {
double sum = 0d;
for(int i = 0; i < nums.length; i++)
sum += nums[i].doubleValue();
return sum /nums.length;
}
public boolean sameAvg(Stats<?> ob) {
if(average() == ob.average())
return true;
return false;
}
}
package test;
public class WildcardDemo {
public static void main(String[] args) {
Integer[] inums = {1,2,3,4,5};
Stats<Integer> iob = new Stats<>(inums);
double v = iob.average();
System.out.println("iob average is " + v);
Double[] dnums = {1.1,2.2,3.3,4.4,5.5};
Stats<Double> dob = new Stats<>(dnums);
double w = dob.average();
System.out.println("dob average is " + w);
Float[] fnums = {1.0F,2.0F,3.0F,4.0F,5.0F};
Stats<Float> fob = new Stats<>(fnums);
double x = fob.average();
System.out.println("fob average is " + x);
System.out.println("Averages of iob and dob");
if(iob.sameAvg(dob))
System.out.println("are the same.");
else
System.out.println("differ.");
System.out.println("Averages of iob and fob");
if(iob.sameAvg(fob))
System.out.println("are the same.");
else
System.out.println("differ.");
}
}
最后一点：通配符不会影响能够创建什么类型的Stats对象，理解这一点很重要。这是由Stats声明中的extends子句控制的。通配符只是简单地匹配所有有效的Stats对象。
有界通配符
可以使用与界定类型参数大体相同的方式界定通配符参数。对于创建用于操作类层次的泛型来说，有界通配符很重要。为了理解其中的原因，看下面这个例子：
package test;
public class TwoD {
int x,y;
TwoD(int a,int b) {
x = a;
y = b;
}
}
class ThreeD extends TwoD {
int z;
ThreeD(int a,int b,int c) {
super(a,b);
z = c;
}
}
class FourD extends ThreeD {
int t;
FourD(int a,int b,int c,int d) {
super(a, b, c);
t = d;
}
}
在这个类层次的顶部是TwoD，该类封装了二维坐标（X,Y坐标）。ThreeD派生自TwoD，该类添加了第3维，创建XYZ坐标。FourD派生自ThreeD，该类添加了第4维（时间），生成4维坐标。
下面显示的是泛型类Coords，该类存储了一个坐标数组：
class Coords<T extends TwoD> {
T[] coords;
Coords(T[] o) {coords = o;}
}
注意Coords指定了一个由TwoD界定的类型参数。这意味着在Coords对象中存储的所有数据，将包含TwoD类或其子类的对象。
现在，假设希望编写一个方法，显示在Coords对象的cooreds数组中，每个元素的X和Y坐标。因为所有Coords对象的类型都至少有两个坐标XY，所以使用通配符很容易实现，如下例：
......
static void showXY(Coords<?> c) {
System.out.println("X Y Coordinates:");
for(int i=0;i<c.coords.length;i++) {
System.out.println(c.coords[i].x + " " + c.coords[i].y);
}
}
......
因为Coords是有界的泛型类，并且将TwoD指定为上界，所以能够用于创建Coords对象的所有对象都将是TwoD类及其子类。因此，showXY()方法可以显示所有Coords对象的内容。
但是，如果希望创建显示ThreeD或FourD对象的X,Y和Z坐标的方法，该怎么办呢？麻烦是，并非所有Coords对象都有3个坐标，因为Coords<TwoD>对象只有X和Y坐标。所以，如何编写能够显示Coords<ThreeD>和Coords<FourD>对象的X、Y和Z坐标的方法，而又不会阻止该方法使用Coords<TwoD>对象呢？答案是使用有界的通配符参数。
有界的通配符为类型参数指定上界或下界，从而可以限制方法能够操作的对象类型。最常用的有界通配符的上界，是使用extends子句创建的，具体方式和用于创建有界类型的方式大体相同。
如果对象实际拥有3个坐标的话，使用有界通配符，可以很容易创建出显示Coords对象中X、Y和Z坐标的方法。例如下面的showXYZ()方法，如果Coords对象中存储的元素的实际类型是ThreeD（或派生自ThreeD），那么showXYZ()方法将显示这些元素的X、Y和Z坐标：
......
static void showXYZ(Coords<? extends ThreeD> c) {
System.out.println("X Y Z Coordinates:");
for(int i=0; i<c.coords.length; i++) {
System.out.println(c.coords[i].x + " " +
c.coords[i].y + " " +
c.coords[i].z);
}
}
注意，在参数c的声明中为通配符添加了extends子句。这表明“?”可以匹配任意类型，只要这些类型为ThreeD或其派生类即可。因此，extends子句建立了“?”能够匹配的上界。因为这个界定，可以使用对Coords<ThreeD>或Coords<FourD>类型对象的引用调用showXYZ()方法，但不能使用Coords<TwoD>类型的引用进行调用。如果试图使用Coords<TwoD>引用调用showXYZ()方法，就会导致编译时错误，从而确保了类型安全。
下面是演示使用有界通配符参数的整个程序：
package test;
class TwoD {
int x,y;
TwoD(int a,int b) {
x = a;
y = b;
}
}
class ThreeD extends TwoD {
int z;
ThreeD(int a,int b,int c) {
super(a,b);
z = c;
}
}
class FourD extends ThreeD {
int t;
FourD(int a,int b,int c,int d) {
super(a, b, c);
t = d;
}
}
package test;
public class Coords<T extends TwoD> {
T[] coords;
Coords(T[] o) {coords = o;}
}
package test;
public class BoundedWildcard {
static void showXY(Coords<?> c) {
System.out.println("X Y Coordinates:");
for(int i=0;i<c.coords.length;i++)
System.out.println(c.coords[i].x + " " + c.coords[i].y);
System.out.println();
}
static void showXYZ(Coords<? extends ThreeD> c) {
System.out.println("X Y ZCoordinates:");
for(int i=0;i<c.coords.length;i++)
System.out.println(c.coords[i].x +" " +
c.coords[i].y + " " +
c.coords[i].z);
System.out.println();
}
static void showAll(Coords<? extends FourD> c) {
System.out.println("X Y Z T Coordinates: ");
for(int i=0; i<c.coords.length;i++)
System.out.println(c.coords[i].x + " " +
c.coords[i].y + " " +
c.coords[i].z + " " +
c.coords[i].t);
System.out.println();
}
public static void main(String[] args) {
TwoD[] td = {
new TwoD(0,0),
new TwoD(7,9),
new TwoD(18,4),
new TwoD(-1,-23)
};
Coords<TwoD> tdlocs = new Coords<>(td);
System.out.println("Contents of tdlocs.");
showXY(tdlocs);
FourD[] fd = {
new FourD(1,2,3,4),
new FourD(6,8,14,8),
new FourD(22,9,4,9),
new FourD(3,-2,-23,17)
};
Coords<FourD> fdlocs = new Coords<>(fd);
System.out.println("Contents of fdlocs.");
showXY(fdlocs);
showXYZ(fdlocs);
showAll(fdlocs);
}
}
一般来说，要为通配符建立上界，可以使用如下所示的通配符表达式：
<? extends superclass>
其中，superclass是作为上界的类的名称。记住，这是一条包含子句，因为形成上界（由superclass指定的边界）的类也位于边界之内。
还可以通过为通配符添加一条super子句，为通配符指定下界。下面是一般形式：
<? super subclass>
对于这种情况，只有subclass的超类是可接受参数。这是一条排除子句，因此与subclass指定的类不相匹配。
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