List<Dog>是List<Animal>的子类吗？为什么Java泛型不是隐式多态的？

我对Java泛型如何处理继承/多态性有点困惑。

假设以下层次结构-

动物（父母）

狗-猫（儿童）

所以假设我有一个doSomething方法（列出＜Animal＞动物）。根据继承和多态性的所有规则，我会假设List<Dog>是List<Animal>，List<Cat>是List<Animal>-因此任何一个都可以传递给这个方法。不是这样。如果我想实现这种行为，我必须通过说doSomething（list<？extendsAnimal>动物）来明确告诉方法接受Animal的任何子类的列表。

我知道这是Java的行为。我的问题是为什么？为什么多态性通常是隐式的，但当涉及泛型时，必须指定它？

当前回答

关于Jon Skeet的回答，他使用了以下示例代码：

// Illegal code - because otherwise life would be Bad
List<Dog> dogs = new ArrayList<Dog>(); // ArrayList implements List
List<Animal> animals = dogs; // Awooga awooga
animals.add(new Cat());
Dog dog = dogs.get(0); // This should be safe, right?

在最深层次上，这里的问题是狗和动物共享一个参考。这意味着一种方法是复制整个列表，这将打破引用相等：

// This code is fine
List<Dog> dogs = new ArrayList<Dog>();
dogs.add(new Dog());
List<Animal> animals = new ArrayList<>(dogs); // Copy list
animals.add(new Cat());
Dog dog = dogs.get(0);   // This is fine now, because it does not return the Cat

在调用List＜Animal＞animals＝new ArrayList＜＞（狗）；后；，您随后不能将动物直接分配给狗或猫：

// These are both illegal
dogs = animals;
cats = animals;

因此，您不能将错误的Animal子类型放入列表中，因为没有错误的子类型--任何子类型的对象？扩展动物可以添加到动物。

显然，这改变了语义，因为动物和狗的列表不再共享，所以添加到一个列表不会添加到另一个列表中（这正是您想要的，以避免将猫添加到只应包含狗对象的列表中的问题）。此外，复制整个列表可能效率低下。然而，通过打破引用相等性，这确实解决了类型等价问题。

2019-11-20 04:21:27

其他回答

我们还应该考虑编译器如何威胁泛型类：每当我们填充泛型参数时，“实例化”一个不同的类型。

因此，我们有ListOfAnimal、ListOfDog、ListOfCat等，它们是不同的类，当我们指定泛型参数时，最终由编译器“创建”。这是一个扁平的层次结构（实际上关于List根本不是一个层次结构）。

在泛型类的情况下，协方差没有意义的另一个论点是，基本上所有类都是相同的-都是List实例。通过填充泛型参数来专门化List并不会扩展类，它只会使其适用于特定的泛型参数。

2018-03-02 07:48:43

您要查找的是所谓的协变类型参数。这意味着，如果在方法中可以用一种类型的对象替换另一种类型（例如，Animal可以替换为Dog），那么同样的情况也适用于使用这些对象的表达式（因此List＜Animal＞可以替换为List＜Dog＞）。问题是，一般来说，协方差对于可变列表来说是不安全的。假设您有一个List<Dog>，并且它被用作List<Animal>。当你试图将一只猫添加到这个列表<动物>中时会发生什么？自动允许类型参数为协变会破坏类型系统。

添加语法以允许将类型参数指定为协变将是有用的，这避免了？在方法声明中扩展了Foo，但这确实增加了额外的复杂性。

2010-04-30 14:44:47

这种行为的基本逻辑是泛型遵循类型擦除机制。因此，在运行时，您无法识别集合的类型，而不像阵列中没有这样的擦除过程。回到你的问题。。。

因此，假设有如下方法：

add(List<Animal>){
    //You can add List<Dog or List<Cat> and this will compile as per rules of polymorphism
}

现在，若java允许调用者将List of type Animal添加到此方法中，那个么您可能会将错误的内容添加到集合中，并且在运行时它也会由于类型擦除而运行。而在数组的情况下，您将获得此类场景的运行时异常。。。

因此，本质上，这种行为的实现是为了避免将错误的东西添加到集合中。现在我相信类型删除的存在是为了与没有泛型的遗留java兼容。。。。

2012-12-04 10:43:27

答案和其他答案都是正确的。我将用我认为会有帮助的解决方案来补充这些答案。我认为这在编程中经常出现。需要注意的一点是，对于集合（列表、集合等），主要问题是添加到集合。这就是问题所在。即使移除也可以。

在大多数情况下，我们可以使用集合<？扩展T>而不是集合<T>，这应该是首选。然而，我发现这样做并不容易。关于这是否始终是最好的做法，这是一个值得争论的问题。我在这里介绍一个类DownCastCollection，它可以转换集合<？将T>扩展到集合<T>（我们可以为List、Set、NavigableSet等定义类似的类），以便在使用标准方法时使用。下面是一个如何使用它的示例（在这种情况下，我们也可以使用Collection<？extendsObject>，但我保持简单，以说明使用DownCastCollection。

/**Could use Collection<? extends Object> and that is the better choice. 
* But I am doing this to illustrate how to use DownCastCollection. **/

public static void print(Collection<Object> col){  
    for(Object obj : col){
    System.out.println(obj);
    }
}
public static void main(String[] args){
  ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
  list.addAll(Arrays.asList("a","b","c"));
  print(new DownCastCollection<Object>(list));
}

现在开始上课：

import java.util.AbstractCollection;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;

public class DownCastCollection<E> extends AbstractCollection<E> implements Collection<E> {
private Collection<? extends E> delegate;

public DownCastCollection(Collection<? extends E> delegate) {
    super();
    this.delegate = delegate;
}

@Override
public int size() {
    return delegate ==null ? 0 : delegate.size();
}

@Override
public boolean isEmpty() {
    return delegate==null || delegate.isEmpty();
}

@Override
public boolean contains(Object o) {
    if(isEmpty()) return false;
    return delegate.contains(o);
}
private class MyIterator implements Iterator<E>{
    Iterator<? extends E> delegateIterator;

    protected MyIterator() {
        super();
        this.delegateIterator = delegate == null ? null :delegate.iterator();
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return delegateIterator != null && delegateIterator.hasNext();
    }

    @Override
    public  E next() {
        if(!hasNext()) throw new NoSuchElementException("The iterator is empty");
        return delegateIterator.next();
    }

    @Override
    public void remove() {
        delegateIterator.remove();

    }

}
@Override
public Iterator<E> iterator() {
    return new MyIterator();
}



@Override
public boolean add(E e) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

@Override
public boolean remove(Object o) {
    if(delegate == null) return false;
    return delegate.remove(o);
}

@Override
public boolean containsAll(Collection<?> c) {
    if(delegate==null) return false;
    return delegate.containsAll(c);
}

@Override
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

@Override
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
    if(delegate == null) return false;
    return delegate.removeAll(c);
}

@Override
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
    if(delegate == null) return false;
    return delegate.retainAll(c);
}

@Override
public void clear() {
    if(delegate == null) return;
        delegate.clear();

}

}

2014-12-15 11:14:50