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);
    }

这是我认为extends与super最清晰、最简单的方式：

扩展用于读取super是用来写作的

我发现“PECS”是一种不明显的方式来思考谁是“生产者”，谁是“消费者”。“PECS”是从数据集合本身的角度定义的——如果对象正在被写入到集合中，则集合“消耗”（它消耗来自调用代码的对象），如果对象正在从集合中读取，则它“产生”（它向某些调用代码产生对象）。这与其他所有事物的命名方式相反。标准JavaAPI是从调用代码的角度命名的，而不是从集合本身命名的。例如，java.util.List的以集合为中心的视图应该有一个名为“receive（）”的方法，而不是“add（）”——毕竟，调用代码添加了元素，但列表本身接收了元素。

我认为从与集合交互的代码的角度来思考事情更直观、更自然、更一致——代码是“从集合中读取”还是“写入”集合？之后，向集合写入的任何代码都将是“生产者”，从集合读取的任何代码将是“消费者”。

PECS（生产者延伸和消费者超级）

[协方差和反方差]

让我们来看看示例

public class A { }
//B is A
public class B extends A { }
//C is A
public class C extends A { }

泛型允许您以安全的方式动态处理类型

//ListA
List<A> listA = new ArrayList<A>();

//add
listA.add(new A());
listA.add(new B());
listA.add(new C());

//get
A a0 = listA.get(0);
A a1 = listA.get(1);
A a2 = listA.get(2);

//ListB
List<B> listB = new ArrayList<B>();

//add
listB.add(new B());

//get
B b0 = listB.get(0);

问题

由于Java的Collection是一种引用类型，因此我们面临以下问题：

问题#1

//not compiled
//danger of **adding** non-B objects using listA reference
listA = listB;

*Swift的泛型没有这样的问题，因为Collection是Value类型[About]，因此创建了一个新的集合

问题#2

//not compiled
//danger of **getting** non-B objects using listB reference
listB = listA;

解决方案-通用通配符

通配符是引用类型功能，不能直接实例化

解决方案#1<? super A>又称下界，又称反方差，又称消费者保证它由A和所有超类操作，这就是为什么添加

List<? super A> listSuperA;
listSuperA = listA;
listSuperA = new ArrayList<Object>();

//add
listSuperA.add(new A());
listSuperA.add(new B());

//get
Object o0 = listSuperA.get(0);

解决方案#2

<? 扩展A>aka上界aka协方差aka生产者保证它由A和所有子类操作，这就是为什么它是安全的

List<? extends A> listExtendsA;
listExtendsA = listA;
listExtendsA = listB;

//get
A a0 = listExtendsA.get(0);

简而言之，要记住PECS的三个简单规则：

使用<？如果需要检索对象集合中的类型T。使用<？如果需要将T类型的对象放入一个集合。如果您需要同时满足这两个条件，那么不要使用通配符。像就这么简单。

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。

（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);
        }
    }