泛型是不可变的(invariant)。
不可变,即如果A是B的子类,则A的泛型(例如List<A>)并非B的泛型(例如List<B>)的子类。例如下面的代码是不合法的,编译时会报错:
//error:Type mismatch: cannot convert from ArrayList<Integer> to List<Number>
List<Number> list = new ArrayList<Integer>();
理解不可变的泛型前,我们需要先了解协变的数组。
数组是协变(convariant)的,如果如果A是B的子类,则A[]是B[]的子类。例如下面的代码是合法的。
Number[] numberArray = new Integer[5];
问题来了,
为什么Java语言中数组是协变的,但泛型是不可变的?
首先明确一点,协变的容器是有隐患的,例如:
Number[] numberArray = new Integer[5];
//将Float对象赋值到Integer数组,运行时会报错,Throw ArrayStoreException
numberArray[0] = 1.1;
对于数组而言,由于数组本身存储了数组元素的类型信息,可以在运行时,进行类型检查,所以上述的隐患并不可怕。
但是对于泛型而言,由于采用“擦除”技术,在运行时,泛型容器中并不存储任何类型信息,无法进行安全检查,泛型只有编译期间的类型安全检查。为了避免上述隐患,泛型被设计成不变的,在编译期彻底杜绝上述错误隐患。
总结如下:
** 数组具有编译时和运行时检查,所以设计成协变的,并无大碍,编译器未处理的隐患可在运行时处理。泛型只有编译时检查,所以设计成不变的,彻底杜绝隐患。**
其实,很多Java专家认为数组的协变设计是有缺陷的。个人以为,对于协变的缺陷,可以这样理解:类型A和类型A的容器显然是不同的东西,类型A和类型A容器的操作也显然完全不同,所以,将类型A的继承关系引入到类型A的容器中,在语义上并不合适;只是出于操作的便利性,各种语言中允许了这种做法。
可以利用通配符?实现泛型的向上转型##
泛型是不可变的,A是B的子类,但A的泛型(例如List<A>)无法向上转型为B的泛型(例如List<B>)。实际编程中,出于便利的考虑,我们希望泛型可以支持向上转型,利用通配符?可以实现该目的,如下
List<Integer> integerList = new ArrayList<Integer>();
List<? extends Number> numberList = integerList;
integerList.add(5);
//下面一句代码编译时报错,不能向带通配符的泛型容器中添加非null的对象。
//numberList.add(5);
Number a = numberList.get(0);
其中,<? extends Number>的意思是:继承自Number的某种特定类型。
注意,虽然利用通配符实现了向上转型,但是为了避免“向容器中添加不匹配的对象”的问题,带通配符的泛型容器不支持(除null以外的)添加对象操作。
不过,我们可以从带通配符的泛型容器中获取对象并使用。因为,例如在这个例子中,我们明确知道,numberList.get(0)返回的一定是Number或其子类的对象。