Java 泛型通配符詳解：、、 異同與最佳實踐

Java 泛型通配符詳解：<? extends T>、<? super T>、<T extends T> 異同與最佳實踐

泛型通配符是 Java 類型系統中最令人困惑也最強大的部分。本文通過 Fruit → Apple/Orange 繼承體系，系統闡述六大核心問題。

類別定義

class Fruit {}
class Apple extends Fruit {}
class Orange extends Fruit {}

一、為何 List<Fruit> 不是 List<Apple> 的父類型？

兩大原因：

1. 型別擦除：編譯後皆為 List，無繼承關係。
2. 邏輯不安全：若允許 List<Fruit> list = new ArrayList<Apple>()，則可 list.add(new Orange())，破壞 List<Apple> 的型別承諾。

二、<? extends Fruit> 存在的必要性 —— 生產者

需求：方法同時接受 List<Fruit>、List<Apple>、List<Orange>。
解法：void process(List<? extends Fruit> list)

• 表示：list 持有 Fruit 或其子類型，上界為 Fruit。
• 只能讀（獲取），不能寫（添加）：編譯器不知具體子類型，拒絕 add()（除 null）。
• 適用場景：生產者——從集合取出元素處理。

三、<? super Fruit> 與 <? extends Fruit> 差異 —— 消費者

void addFruits(List<? super Fruit> list)

• 表示：list 持有 Fruit 或其父類型，下界為 Fruit。
• 只能寫，讀取只能作為 Object：確定元素至少是 Fruit，安全 add(new Apple())、add(new Fruit())；獲取時類型擦除為 Object。
• 適用場景：消費者——向集合放入元素。

PECS 原則：Producer Extends, Consumer Super。只讀用 extends，只寫用 super，既讀又寫不用通配符。

四、<? extends Fruit> vs <T extends Fruit>

// 方法型別參數
public <E extends Fruit> void copy(List<E> src, List<E> dest) { ... }

// 通配符實參
public void print(List<? extends Fruit> list) { ... }

五、原生 List vs List<?>

• List（原生型別）：關閉泛型檢查，可任意 add，不安全，僅為相容舊代碼。
• List<?>（無界通配符）：表示「未知型別的 List」，禁止 add（除 null），讀取為 Object，類型安全。

建議：新代碼一律用 List<?> 代替原生 List。

六、自限定泛型 class A<T extends A<T>>

經典模式：Enum<E extends Enum<E>>、Comparable<T extends Comparable<T>>。

class Base<T extends Base<T>> {
    void set(T arg) { System.out.println("in Base"); }
}

class SubA extends Base<SubA> {}
class SubB extends Base<SubB> {}

// 用法
SubA a1 = new SubA(), a2 = new SubA();
a1.set(a2); // OK
// a1.set(new SubB()); // 編譯錯誤
// a1.set(new Base<>()); // 編譯錯誤

意義：基類方法參數/返回型別精確為具體子類型，實現「類型安全的鏈式呼叫」與「複製模式」。

總結速查表