Java泛型类型参数为何无法设定下限？原因和替代方案

Java泛型类型参数为何不可设定下限？

问题所在

Java泛型类型参数不允许使用 super 设定下限，即无法声明一个只接受其超类的类型。这种限制引发了许多讨论，人们对于其合理性存在疑问。

下限限制

下限的潜在好处

有人认为下限限制过于严格，因为它限制了库方法的灵活性。举个例子，一个创建指定大小数组并用空字符串填充的 ArrayList 方法可以声明为：

public static <T super String> List<T> createArrayListFullOfEmptyStrings(int size) { ... }

这样，客户端可以更灵活地调用该方法，例如：

// 可编译
List<Object> l1 = createArrayListFullOfEmptyStrings(5);
List<CharSequence> l2 = createArrayListFullOfEmptyStrings(5);
List<String> l3 = createArrayListFullOfEmptyStrings(5);

但目前 Java 中无法使用这种方式声明泛型方法。

下限限制的原因

下限的不足之处

尽管如此，有理由认为下限限制是有道理的。对于大多数情况下，它们的使用都是不必要的，因为可以通过返回超类类型的列表或使用通配符类型 List<?> 来实现类似的效果。

替代方法

使用通配符类型

可以使用通配符类型 List<?> 来创建可以接受任何类型参数的列表，但这会限制代码的灵活性。

使用超类类型

也可以返回一个超类类型的列表，例如 List<Object>，然后客户端可以将列表强制转换为所需类型。但这种方法有潜在的类型安全问题。

结论

Java泛型类型参数无法设定下限是一个有争议的问题。虽然下限限制可能会带来一些好处，但大多数情况下都可以找到替代方法。Java的设计者认为下限在实际使用中没有足够大的好处，而将其移除会带来更多的复杂性和混乱。

常见问题解答

Q1：有没有一个好的例子来说明下限限制如何限制库方法的灵活性？
A： 参见上面的示例，该示例演示了如何使用下限限制来创建指定大小数组并用空字符串填充的 ArrayList 方法。

Q2：为什么 List<CharSequence> 比 List<String> 更可取？
A： List<CharSequence> 更可取，因为它可以接受任何实现了 CharSequence 接口的类型，包括 String。这使得代码更灵活，更易于扩展。

Q3：在什么情况下返回超类类型的列表是有用的？
A： 返回超类类型的列表通常在需要处理各种类型的集合时很有用。例如，一个方法可以返回一个 List<Object>，其中包含不同类型的值，然后客户端可以根据需要处理这些值。

Q4：强制转换超类类型列表有哪些潜在风险？
A： 强制转换超类类型列表会带来类型安全问题，因为可能会导致类型转换错误。因此，在进行强制转换之前，强烈建议进行类型检查。

Q5：Java泛型类型参数何时会设定上限？
A： Java泛型类型参数可以通过使用 extends 关键字来设定上限，该关键字表示类型参数必须是指定类型的子类或其本身。