java泛型通配符和类型参数的范围

本节先讲解如何限制类型参数的范围，再讲解通配符(?)。

类型参数的范围

在泛型中，如果不对类型参数加以限制，它就可以接受任意的数据类型，只要它是被定义过的。但是，很多时候我们只需要一部分数据类型就够了，用户传递其他数据类型可能会引起错误。例如，编写一个泛型函数用于返回不同类型数组（Integer 数组、Double 数组等）中的最大值：

public <T> T getMax(T array[]){
    T max = null;
    for(T element : array){
        max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
    }
    return max;
}

上面的代码会报错，doubleValue() 是 Number 类及其子类的方法，不是所有的类都有该方法，所以我们要限制类型参数 T，让它只能接受 Number 及其子类（Integer、Double、Character 等）。

通过 extends 关键字可以限制泛型的类型的上限，改进上面的代码：

public <T extends Number> T getMax(T array[]){
    T max = null;
    for(T element : array){
        max = element.doubleValue() > max.doubleValue() ? element : max;
    }
    return max;
}

<T extends Number> 表示 T 只接受 Number 及其子类，传入其他类型的数据会报错。这里的限定使用关键字 extends，后面可以是类也可以是接口。如果是类，只能有一个；但是接口可以有多个，并以“&”分隔，例如 <T extends Interface1 & Interface2>。

这里的 extends 关键字已不再是继承的含义了，应该理解为 T 是继承自 Number 类的类型，或者 T 是实现了 XX 接口的类型。

通配符(?)

上一节的例子中提到要定义一个泛型类来表示坐标，坐标可以是整数、小数或字符串，请看下面的代码：

class Point<T1, T2>{
    T1 x;
    T2 y;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
}

现在要求在类的外部定义一个 printPoint() 方法用于输出坐标，怎么办呢？

可以这样来定义方法：

public void printPoint(Point p){
    System.out.println("This point is: " + p.getX() + ", " + p.getY());
}

我们知道，如果在使用泛型时没有指名具体的数据类型，就会擦除泛型类型，并向上转型为 Object，这与不使用泛型没什么两样。上面的代码没有指明数据类型，相当于：

public void printPoint(Point<Object, Object> p){
    System.out.println("This point is: " + p.getX() + ", " + p.getY());
}

为了避免类型擦除，可以使用通配符(?)：

public void printPoint(Point<?, ?> p){
    System.out.println("This point is: " + p.getX() + ", " + p.getY());
}

通配符(?)可以表示任意的数据类型。将代码补充完整：

public class Demo {
    public static void main(String[] args){
        Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
        p1.setX(10);
        p1.setY(20);
        printPoint(p1);
      
        Point<String, String> p2 = new Point<String, String>();
        p2.setX("东京180度");
        p2.setY("北纬210度");
        printPoint(p2);
    }
   
    public static void printPoint(Point<?, ?> p){  // 使用通配符
        System.out.println("This point is: " + p.getX() + ", " + p.getY());
    }
}
class Point<T1, T2>{
    T1 x;
    T2 y;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
}

运行结果：

但是，数字坐标与字符串坐标又有区别：数字可以表示x轴或y轴的坐标，字符串可以表示地球经纬度。现在又要求定义两个方法分别处理不同的坐标，一个方法只能接受数字类型的坐标，另一个方法只能接受字符串类型的坐标，怎么办呢？

这个问题的关键是要限制类型参数的范围，请先看下面的代码：

public class Demo {
    public static void main(String[] args){
        Point<Integer, Integer> p1 = new Point<Integer, Integer>();
        p1.setX(10);
        p1.setY(20);
        printNumPoint(p1);
      
        Point<String, String> p2 = new Point<String, String>();
        p2.setX("东京180度");
        p2.setY("北纬210度");
        printStrPoint(p2);
    }
   
    // 借助通配符限制泛型的范围
    public static void printNumPoint(Point<? extends Number, ? extends Number> p){
        System.out.println("x: " + p.getX() + ", y: " + p.getY());
    }
   
    public static void printStrPoint(Point<? extends String, ? extends String> p){
        System.out.println("GPS: " + p.getX() + "，" + p.getY());
    }
}
class Point<T1, T2>{
    T1 x;
    T2 y;
    public T1 getX() {
        return x;
    }
    public void setX(T1 x) {
        this.x = x;
    }
    public T2 getY() {
        return y;
    }
    public void setY(T2 y) {
        this.y = y;
    }
}

运行结果：

? extends Number 表示泛型的类型参数只能是 Number 及其子类，? extends String 也一样，这与定义泛型类或泛型方法时限制类型参数的范围类似。

不过，使用通配符(?)不但可以限制类型的上限，还可以限制下限。限制下限使用 super 关键字，例如 <? super Number> 表示只能接受 Number 及其父类。

注意：一般的项目中很少会去设计泛型，这里主要是让读者学会如何使用，为后面的教程做铺垫。