Java泛型通配符：上界與下界，簡單理解

爲什麼需要泛型通配符？¶

在Java泛型中，我們常常會遇到需要處理一類集合的情況：比如，一個方法可能需要同時處理List<Integer>、List<Double>、List<Number>等不同類型的集合，但又不想爲每個類型單獨寫一個方法。這時候，泛型通配符就能派上用場了。

通配符用?表示，分爲兩種：上界通配符（? extends T）和下界通配符（? super T），它們能幫助我們統一處理不同子類型的泛型集合，同時保證類型安全。

一、上界通配符（? extends T）¶

什麼是上界通配符？¶

上界通配符表示：集合中的元素類型是T的子類或T本身。
語法：List<? extends T> 或 List<? extends Number>（假設T是Number）。

舉個例子¶

假設我們有一個類層次結構：Object是根類，Number繼承Object，Integer和Double繼承Number。
如果我們想寫一個方法，能打印所有Number類型（及其子類）的集合元素，可以這樣寫：

// 打印List中所有元素
public static void printNumbers(List<? extends Number> list) {
    for (Number num : list) { // 元素一定是Number類型，安全
        System.out.println(num);
    }
}

// 調用方法
List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<Double> doubleList = Arrays.asList(1.1, 2.2, 3.3);
List<Number> numberList = Arrays.asList(10, 20.5, 30);

printNumbers(intList);   // 正確（Integer是Number子類）
printNumbers(doubleList); // 正確（Double是Number子類）
printNumbers(numberList); // 正確（Number是上界）

上界通配符的特點¶

1. 只能獲取元素，不能添加元素
   因爲編譯器不知道集合具體是哪個子類（如List<Integer>或List<Double>），如果嘗試添加元素，類型可能不匹配。
   ❌ 錯誤示例：list.add(new Integer(10));
   ✅ 正確：只能獲取元素，返回類型是T（如Number）。

2. 返回元素類型安全
   元素一定是T或其子類，因此可以用T類型接收（如Number）。

二、下界通配符（? super T）¶

什麼是下界通配符？¶

下界通配符表示：集合中的元素類型是T的父類或T本身。
語法：List<? super T> 或 List<? super Number>（假設T是Number）。

舉個例子¶

假設我們想寫一個方法，能往集合中添加Number類型及其子類（如Integer、Double）的元素，同時處理不同父類的集合（如List<Object>、List<Number>）：

// 往集合中添加Number類型及其子類
public static void addNumbers(List<? super Number> list) {
    list.add(new Integer(10));  // 正確（Integer是Number子類）
    list.add(new Double(20.5)); // 正確（Double是Number子類）
    list.add(new Number(30));   // 正確（Number是上界）
}

// 調用方法
List<Object> objList = new ArrayList<>();
List<Number> numList = new ArrayList<>();
List<Integer> intList = new ArrayList<>();

addNumbers(objList);   // 正確（Object是Number的父類）
addNumbers(numList);   // 正確（Number是Number的父類）
addNumbers(intList);   // 正確（Integer是Number的子類，可作爲父類集合處理）

下界通配符的特點¶

1. 只能添加元素，不能獲取具體類型元素
   因爲集合可能是Object、Number等父類集合，元素類型不確定，只能返回Object。
   ❌ 錯誤示例：Number num = list.get(0);
   ✅ 正確：只能獲取Object類型元素。

2. 添加元素類型安全
   可以添加T或其子類，編譯器能保證類型匹配。

三、關鍵區別與場景總結¶

四、避坑指南¶

1. 上界通配符不能寫“T”，下界通配符不能寫“T”
   通配符是“不確定類型”的佔位符，而T是類型參數（需明確指定類型）。例如：

   // 錯誤寫法（上界通配符不能用T作爲返回類型）
   public static <T extends Number> T getFirst(List<T> list) { ... }
   // 正確寫法（用類型參數T）

2. 避免過度使用通配符
   如果方法只需要List<Integer>，直接使用List<Integer>更明確。通配符用於“未知具體類型”的場景。

五、一句話總結¶

• 上界通配符（? extends T）：處理“所有T的子類”，只讀不寫。
• 下界通配符（? super T）：處理“所有T的父類”，只寫不讀具體類型。

掌握這兩個規則，就能靈活應對Java泛型中不同子類/父類集合的統一處理問題了！