Question

有人可以解释为什么不允许使用以下代码：

List<Number> l = new ArrayList<Integer>();

但我可以这样做：

Number[] a = new Integer[10];

我正在学习仿制药并且不理解这一点。为什么左边的类型恰好是右边的类型，不允许使用子类型？

TIA！

Answer 1

这是因为数组以简单但不太类型安全的方式支持协方差。您可以通过编写第一种情况来使用协方差：

List<? extends Number> l = new ArrayList<Integer>();

这是不允许的原因......假设您的原始线路有效。然后你可以写：

ArrayList<Integer> integers = new ArrayList<Integer>();
// Invalid code - fortunately
List<Number> numbers = integers;
numbers.add(new BigDecimal(5.5));
Integer x = integer.get(0); // Bang!

与通用集合不同，数组“知道”它们的真实类型 - 因此等效数组示例将以不同方式失败：

// All valid code... just not as type-safe as it looks
Integer[] integers = new Integer[1];
Number[] numbers = integers;
numbers[0] = new BigDecimal(5.5);

Answer 2

对于尝试理解Java中的泛型的人来说，这是一个常见问题。有关详细说明，请阅读有关covariance and contravariance的Wiki文章。正如您的代码示例所示，Java的泛型类既不是协变的也不是逆变的。

这是一个更简单，更直观的解释。我们说

List<Number> l = new ArrayList<Integer>();

是有效的声明。然后，通过多态，您可以将l赋予声明为

的函数

public void foo(List<Number> list) {
    l.add(new Double(42.0));
}

根据多态性，foo(l)应该是一个完全有效的通话（毕竟Double是Number），但你要在Double添加ArrayList<Integer> {{1}}，这是可以理解的，违反了类型安全。

Answer 3

ArrayList<Integer>是List<? extends Number>的子类，而不是List<Number>的子类。这是因为泛型是不变的，因为对于任何两种不同的类型Type1和Type2，List<Type1>不是子类型，也不是List<Type2>的超类型因此，在List<? extends Number>中使用有界通配符类型来处理这类情况。

Answer 4

其原因基于Java如何实现泛型。

数组示例

使用数组你可以做到这一点（数组是协变的，正如其他人所解释的那样）

Integer[] myInts = {1,2,3,4};
Number[] myNumber = myInts;

但是，如果你试图这样做会发生什么？

Number[0] = 3.14; //attempt of heap pollution

这最后一行编译得很好，但是如果你运行这段代码，你可以获得ArrayStoreException。因为您试图将double放入整数数组（无论是通过数字引用访问）。

这意味着你可以欺骗编译器，但你不能欺骗运行时类型系统。这是因为数组就是我们所说的可再生类型。这意味着在运行时Java知道这个数组实际上是实例化为一个整数数组，它恰好通过Number[]类型的引用访问。

因此，正如您所看到的，有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类型，对吗？

Java泛型问题

现在，Java泛型类型的问题是编译器丢弃了类型信息，并且在运行时它不可用。此过程称为type erasure。有很好的理由在Java中实现这样的泛型，但这是一个很长的故事，它与二进制兼容现有代码有关。

但重要的是，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无法阻止你，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，当它只包含整数时，因为它在创建时被声明为整数列表。

因此，Java的设计者确保你不能欺骗编译器。如果你不能欺骗编译器（我们可以用数组做），你也不能欺骗运行时类型系统。

因此，我们说泛型类型不可恢复。

显然，这会妨碍多态性。请考虑以下示例：

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，如果您尝试使用泛型集合实现相同的代码，则不会成功：

static long sum(List<Number> numbers) {
   long summation = 0;
   for(Number number : numbers) {
      summation += number.longValue();
   }
   return summation;
}

如果您尝试...

，您将获得编译器错误

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泛型的两个强大功能，称为协方差和逆变。

<强>协方差

使用协方差，您可以从结构中读取项目，但不能在其中写入任何内容。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>()

您可以阅读myNums：

Number n = myNums.get(0);

因为您可以确定无论实际列表包含什么，它都可以被上传到一个数字（毕竟任何扩展Number的数字都是数字，对吗？）

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无法保证通用结构中对象的实际类型。它可以是扩展Number的任何东西，但编译器无法确定。所以你可以阅读，但不能写。

<强>逆变

有了逆转，你可以做相反的事情。你可以把东西放到一个通用的结构中，但你不能从中读出来。

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，对象的实际性质是对象列表，并且通过逆变，您可以将Numbers放入其中，主要是因为所有数字都将Object作为它们的共同祖先。因此，所有Numbers都是对象，因此这是有效的。

然而，假设您将得到一个数字，您无法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，则会在运行时获得ClassCastException。

获取/放置原则

因此，当您只打算从结构中取出通用值时使用协方差，当您只打算将通用值放入结构时使用逆变，并在打算同时使用完全通用类型时使用。[/ p >

我所拥有的最好的例子是将任何类型的数字从一个列表复制到另一个列表中。只有从源获取项目，并且只有将项目放在命运中。

public static void copy(List<? extends Number> source, List<? super Number> destiny) {
    for(Number number : source) {
        destiny.add(number);
    }
}

由于协方差和逆变的力量，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);

理解Java中的泛型集合时遇到的问题

4 个答案: