Collection<Object>怎么不是所有类型集合的超类型？

Question

我正在研究Oracle文档中的通配符，我无法理解以下部分：

*考虑编写一个打印出集合中所有元素的例程的问题。以下是用该语言的旧版本（即 5.0 之前的版本）编写它的方法： *

void printCollection(Collection c) {
    Iterator i = c.iterator();
    for (k = 0; k < c.size(); k++) {
        System.out.println(i.next());
    }
}

*这是使用泛型（和新的 for 循环语法）编写它的天真的尝试： *

void printCollection(Collection<Object> c) {
    for (Object e : c) {
        System.out.println(e);
    }
}

*问题是这个新版本的用处远不如旧版本。虽然旧代码可以使用任何类型的集合作为参数来调用，但新代码只接受 Collection，正如我们刚刚演示的那样，它不是所有类型集合的超类型！ *

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/extra/generics/wildcards.html

教程说

Collection<Object>

不是所有类型集合的超类型。例如，我很好奇为什么

ArrayList<String>

不是

Collection<Object>

的子类型？另外，为什么

ArrayList<String>

不是

ArrayList<Object>

的子类型？

根据我的理解，所有类都是 Object 类的后代。接口和原始类型可能是一个例外。

Answer 1

因为宇宙不是这样运作的。

这是一些从根本上有问题的代码：

List<Integer> integers = new ArrayList<Integer>();
List<Number> numbers = integers;
Number n = 5.5; // a double.
numbers.add(n);
Integer firstInt = integers.get(0);

经历它。请记住，java 是基于引用的，并且该片段中只有一个

new

，因此只有一个列表。该

add

呼叫将该号码添加到一个列表中。那么，你告诉我，这个应该在哪里爆炸呢？因为它必须在某个地方爆炸。

如果它按照您认为应该的方式工作，那么我猜它会在最后一行爆炸，其中

integers.get(0)

返回类型为

Double

的对象，它不是整数。但这并不完全正确 - 真正的爆炸应该发生在

add

线上。请记住，

integers

和

numbers

指向完全相同的列表，因此，这正是非整数出现在

List<Integer>

中的时刻，因此，不应允许该行。

但是编译器如何找出问题所在呢？ （我们希望这是一个编译器错误 - 这就是类型显式类型的全部点 - 我们在编写问题时发现问题，而不是在运行代码时发现问题！）

我们有一个

List<Number>

，我们在其上调用

.add()

，传递

Number

类型的表达式。编译器不可能认为 that 是问题行。

因此，真正发生的是正确的调用：泛型是不变的，这意味着，在

<>

中，只有 exact 类型有效。类型为

List<Number>

的变量只能在其 Object 内分配

exactly

<>

类型的值。没有别的。具体来说，不是它的子类型。

是的，在“普通java”中（

<>

之外）java是协变的——允许使用子类型。

Number n = someInteger;

还好。

List<Number> listOfN = someListOfIntegers;

不太好。

泛型允许您明确选择协变甚至逆变。以下是它的工作原理，使用相同的片段：

List<Integer> integers = new ArrayList<Integer>();
List<? extends Number> numbers = integers;
Number n = 5.5; // a double.
numbers.add(n);
Integer firstInt = integers.get(0);

注意

? extends Number

选择协方差，而

?

最好读作“我不知道”。例如，您可能会想将

List<? extends Number>

读作“包含扩展 Number 的内容的列表”，但这是错误的 -

List<Number>

已经是“包含扩展 Number 的内容的列表”，那么

? extends

就会没用。阅读

List<? extends Number>

的正确方法是：“一个列表包含......我不知道。我所知道的是，无论这个列表包含什么类型......它要么是 Number 要么是 Number 的某些子类型”。你所做的任何事情都必须适用于任何可能发生的事情。

因此，现在代码片段does在

add

行失败了。事实上，给定一个

List<? extends Whatever>

（记住

List<?>

只是

List<? extends Object>

的语法糖，所以这才算），你不能

add

任何东西，因为要添加一些东西，它必须适用于任何可能的选择。因此，鉴于

Integer

是适合“我不知道，我所知道的是，它是 Number 的某种子类型”的事物，而

Double

是另一件事也适合，那么什么表达式是 both

Integer

和

Double

？没有——那是不可能的。除了字面上的

list.add(null)

的学术案例（这是这里唯一允许的），这之所以有效，只是因为

null

作为一个表达式神奇地同时是所有类型。

你想要的是

printCollection(Collection<?> c)

。

正确地阅读它：“该参数需要一个集合..我不知道。”。但是，无论做出什么选择，如果将

thatCollection.get(0)

分配给

Object

，那就没问题了 - 因为我们确实知道集合必须保存对象（它们不能保存基元；它们会被自动装箱为对象）。您的代码适用于“所有”可能的选项，因此编译器允许它。您将无法在此集合上调用 .add，但这没关系 - 您不会调用

add

。如果你尝试过，编译器会正确地阻止你。