Java 泛型通配符深度理解：置換原則、extends/super 差異與 PECS 原則實戰

置換原則與泛型的「反直覺」

物件導向：Child 可賦值給 Parent 變數。
泛型：**List<Child> 不能賦值給 List<Parent>** — 編譯錯誤。

List<Integer> ints = new ArrayList<>();
List<Number> nums = ints; // Error: 不相容型別

原因：若允許，可向 nums 加入 Double，導致 ints 內含非 Integer 物件，破壞型別安全。

通配符：打破僵局的鑰匙

上界通配符 ? extends T — 生產者

// Collection.addAll 簽名
boolean addAll(Collection<? extends E> c);

允許傳入 List<Integer>、List<Double> 給 List<Number>.addAll()。

List<Number> nums = new ArrayList<>();
nums.addAll(Arrays.asList(1, 2));        // Integer
nums.addAll(Arrays.asList(2.78, 3.14));  // Double

限制 1：不能直接建立變數

List<? extends Number> nums = new ArrayList<Integer>(); // 編譯錯誤

限制 2：不可寫入（新增/修改）

List<Integer> ints = new ArrayList<>();
List<? extends Number> nums = ints; // OK：賦值給上界通配符引用
nums.add(3.14); // 編譯錯誤！編譯器不知實際型別，禁止寫入

核心邏輯：nums 實際指向 List<Integer>，若允許 add(Double) 會污染原列表。

但可讀取：Number n = nums.get(0); 安全，因取出的必是 Number 子類。

下界通配符 ? super T — 消費者

List<Object> objs = new ArrayList<>();
List<? super Integer> consumer = objs; // OK
consumer.add(1);      // OK：Integer 是 Object 子類
consumer.add(new Object()); // 錯誤：Object 非 Integer 父類
Integer i = consumer.get(0); // 錯誤：取出只能當 Object

寫入安全（參數為 Integer 或其子類），讀取只能當 Object。

PECS 原則：Producer Extends, Consumer Super

總結

1. 通配符修飾的泛型**不能直接實例化變數**
2. ? extends T：安全**讀取**，禁止寫入 — 適合生產者
3. ? super T：安全**寫入**，讀取只能當 Object — 適合消費者
4. 方法簽名善用通配符提升 API 靈活性（如 Collections.copy、Collections.sort）