我在阅读泛型时遇到了PECS(Producer extends和Consumer super的缩写)。

有人能向我解释一下如何使用PECS来解决extends和super之间的混淆吗?


当前回答

(添加答案,因为使用泛型通配符的示例永远不够)

       // Source 
       List<Integer> intList = Arrays.asList(1,2,3);
       List<Double> doubleList = Arrays.asList(2.78,3.14);
       List<Number> numList = Arrays.asList(1,2,2.78,3.14,5);

       // Destination
       List<Integer> intList2 = new ArrayList<>();
       List<Double> doublesList2 = new ArrayList<>();
       List<Number> numList2 = new ArrayList<>();

        // Works
        copyElements1(intList,intList2);         // from int to int
        copyElements1(doubleList,doublesList2);  // from double to double


     static <T> void copyElements1(Collection<T> src, Collection<T> dest) {
        for(T n : src){
            dest.add(n);
         }
      }


     // Let's try to copy intList to its supertype
     copyElements1(intList,numList2); // error, method signature just says "T"
                                      // and here the compiler is given 
                                      // two types: Integer and Number, 
                                      // so which one shall it be?

     // PECS to the rescue!
     copyElements2(intList,numList2);  // possible



    // copy Integer (? extends T) to its supertype (Number is super of Integer)
    private static <T> void copyElements2(Collection<? extends T> src, 
                                          Collection<? super T> dest) {
        for(T n : src){
            dest.add(n);
        }
    }

其他回答

tl;博士:“PECS”是从藏品的角度来看的。如果您只是从泛型集合中提取项,那么它是一个生产者,您应该使用extends;如果你只是在填充物品,那么它是一个消费者,你应该使用super。如果同时使用同一集合,则不应使用extends或super。


假设您有一个方法,它以一个集合作为参数,但您希望它比只接受集合<Thing>更灵活。

案例1:你想通过收集并处理每个项目。那么列表是一个生产者,因此您应该使用集合<?扩展Thing>。

理由是集合<?extendsThing>可以保存Thing的任何子类型,因此当您执行操作时,每个元素都将表现为Thing。(实际上不能向集合中添加任何内容(null除外)<?扩展Thing>,因为您无法在运行时知道集合持有Thing的哪个特定子类型。)

案例2:您想要向集合中添加内容。那么列表是消费者,因此您应该使用集合<?超级事物>。

这里的理由是,不同于集合<?扩展Thing>,Collection<?super Thing>可以始终保存Thing,无论实际参数化类型是什么。在这里,只要它允许添加Thing,您就不在乎列表中已经存在什么;这是什么?super Thing保证。

PECS:生产者延伸和消费者超级

理解的前提条件:

泛型和泛型通配符多态性、亚型和超型


假设我们有一个采用泛型类型参数T的类型,例如List<T>。当我们编写代码时,还允许泛型类型参数T的子类型或超类型可能是有益的。这放松了对API用户的限制,可以使代码更加灵活。

让我们先看看放松这些限制会带来什么。假设我们有以下3个类:

class BaseAnimal{};

class Animal extends BaseAnimal{};

class Duck extends Animal{};

我们正在构建一个公共方法,该方法采用列表<Animal>

如果我们使用超级列表<?superAnimal>而不是List<Animal>,我们现在可以传递更多的列表来满足我们方法的要求。我们现在可以传入List<Animal>或List<BaseAnimal>甚至List<Object>如果我们使用扩展列表<?扩展Animal>而不是List<Animal>,我们现在可以传递更多的列表来满足我们方法的要求。我们现在可以传入List<Animal>或List<Duck>

然而,这存在以下两个限制:

如果我们使用像List<?super Animal>我们不知道List<t>的确切类型。它可能是List<Animal>或List<BaseAnimal>或List<Object>的列表。我们无从得知。这意味着我们永远无法从列表中获取值,因为我们不知道该类型是什么。但是,我们可以将任何Animal数据类型或将其扩展到列表中。因为我们只能将数据放入列表,所以它被称为数据消费者。如果我们使用扩展列表<?扩展Animal>而不是List<Animal>。我们也不知道确切的类型是什么。它可以是List<Animal>或List<Duck>。我们现在不能在列表中添加一些东西,因为我们永远无法确定是什么类型。但是我们可以删除一些东西,原因是我们始终知道列表中的任何东西都是Animal的子类型。因为我们只能从列表中提取数据,所以它被称为数据的生产者。

这里有一个简单的程序来说明类型限制的放松:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Generics {
    public static void main(String[] args) {

        Generics generics = new Generics();

        generics.producerExtends(new ArrayList<Duck>());
        generics.producerExtends(new ArrayList<Animal>());

        generics.consumerSuper(new ArrayList<Object>());
        generics.consumerSuper(new ArrayList<Animal>());

    }

    //  ? extends T   is an upper bound
    public void producerExtends (List<? extends Animal> list) {

        // Following are illegal since we never know exactly what type the list will be
        // list.add(new Duck());
        // list.add(new Animal());
        
        // We can read from it since we are always getting an Animal or subclass from it
        // However we can read them as an animal type, so this compiles fine
        if (list.size() > 0) {
            Animal animal = list.get(0);
        }
    }

    // ? extends T   is a lower bound
    public void consumerSuper (List<? super Animal> list) {
        // It will be either a list of Animal or a superclass of it
        // Therefore we can add any type which extends animals
        list.add(new Duck());
        list.add(new Animal());

        // Compiler won't allow this it could potentially be a super type of Animal
        // Animal animal = list.get(0);
    }

(添加答案,因为使用泛型通配符的示例永远不够)

       // Source 
       List<Integer> intList = Arrays.asList(1,2,3);
       List<Double> doubleList = Arrays.asList(2.78,3.14);
       List<Number> numList = Arrays.asList(1,2,2.78,3.14,5);

       // Destination
       List<Integer> intList2 = new ArrayList<>();
       List<Double> doublesList2 = new ArrayList<>();
       List<Number> numList2 = new ArrayList<>();

        // Works
        copyElements1(intList,intList2);         // from int to int
        copyElements1(doubleList,doublesList2);  // from double to double


     static <T> void copyElements1(Collection<T> src, Collection<T> dest) {
        for(T n : src){
            dest.add(n);
         }
      }


     // Let's try to copy intList to its supertype
     copyElements1(intList,numList2); // error, method signature just says "T"
                                      // and here the compiler is given 
                                      // two types: Integer and Number, 
                                      // so which one shall it be?

     // PECS to the rescue!
     copyElements2(intList,numList2);  // possible



    // copy Integer (? extends T) to its supertype (Number is super of Integer)
    private static <T> void copyElements2(Collection<? extends T> src, 
                                          Collection<? super T> dest) {
        for(T n : src){
            dest.add(n);
        }
    }

让我们假设这个层次结构:

class Creature{}// X
class Animal extends Creature{}// Y
class Fish extends Animal{}// Z
class Shark extends Fish{}// A
class HammerSkark extends Shark{}// B
class DeadHammerShark extends HammerSkark{}// C

让我们澄清PE-Producer扩展:

List<? extends Shark> sharks = new ArrayList<>();

为什么不能在此列表中添加扩展“Shark”的对象?如:

sharks.add(new HammerShark());//will result in compilation error

由于您有一个在运行时可以是a、B或C类型的列表,因此您不能在其中添加任何a、B和C类型的对象,因为您可能会得到一个在java中不允许的组合。实际上,编译器确实可以在编译时看到您添加了一个B:

sharks.add(new HammerShark());

…但它无法确定在运行时,您的B是列表类型的子类型还是超类型。在运行时,列表类型可以是A、B、C中的任何一种类型。因此,例如,您不能在DeadHammerShark列表中添加HammerSkark(超级类型)。

*你会说:“好吧,但既然它是最小的类型,为什么我不能在其中添加HammerSkark?”。答:这是你知道的最小的。但HammerSkark也可以被其他人扩展,你最终也会遇到同样的情况。

让我们来澄清一下CS-超级消费者:

在同一层次结构中,我们可以尝试以下操作:

List<? super Shark> sharks = new ArrayList<>();

您可以向此列表中添加什么以及为什么?

sharks.add(new Shark());
sharks.add(new DeadHammerShark());
sharks.add(new HammerSkark());

您可以添加上述类型的对象,因为shark(A、B、C)以下的任何对象都将始终是shark(X、Y、Z)以上的任何对象的子类型。易于理解。

不能在Shark之上添加类型,因为在运行时,添加的对象的类型在层次结构中可能高于列表的声明类型(X、Y、Z)。这是不允许的。

但为什么你不能从这个列表中阅读呢?(我的意思是可以从中获取元素,但不能将其分配给除Object o以外的任何对象):

Object o;
o = sharks.get(2);// only assignment that works

Animal s;
s = sharks.get(2);//doen't work

在运行时,列表的类型可以是A:X、Y、Z。。。编译器可以编译赋值语句(这似乎是正确的),但在运行时,s(Animal)的类型在层次结构上可以低于列表的声明类型(可以是Creature,也可以更高)。这是不允许的。

综上所述

我们使用<?super T>将类型等于或低于T的对象添加到列表中。我们无法阅读它我们使用<?扩展T>以从列表中读取类型等于或低于T的对象。我们不能向其中添加元素。

协方差:接受子类型相反:接受超类型

协变类型是只读的,而逆变类型是只写的。