12.4　通配符

在实例化一个泛型类型时，需要为该泛型类型中的形式类型参数指定具体的类型。在某些情况下，所要使用的具体类型是确定的。比如声明一个只包含String类型对象的List接口，直接使用List＜String＞即可。在另外一些情况下，并不需要对具体的类型做出明确的限定，只需要这些类型满足一定的条件即可。比如对一组对象进行排序的方法，并不要求对象的类型是固定的某个类型，只要这些类型实现Comparable接口，就可以使用Comparable接口的compareTo方法来确定顺序。这时要表示的不是单个的类型，而是一组类型的集合。通配符的作用是描述一组类型，而其中包含的类型要满足的条件由通配符的上界或下界来声明。通配符用“?”表示，分成无界和有界两种。无界通配符只用“?”来表示，代表的是包含所有类型的集合；有界通配符可以有上界或下界，分别用“?extends”和“?super”来表示，但不能同时有上界和下界。上界通配符代表的是包含上界类型及其子类型的集合，而下界通配符代表的是包含下界类型及其父类型的集合。

通配符的含义是表示一组类型的集合，不同于单个具体的类型。为了表示这种类型，编译器在内部使用通配符捕获（wildcard capture）类型的方式。通配符捕获类型是一种特殊的类型，可以表示通配符所代表的类型集合中的任意类型。编译器在涉及通配符的类型比较中使用通配符捕获类型来进行处理。通配符捕获类型与所有的具体类型都是不兼容的，因为一个类型的集合无法与单个具体类型兼容。通配符捕获类型只能与其他的通配符捕获类型相兼容。例如，对于一个类型声明为“List＜?extends Number＞”的变量，编译器在内部实际使用的通配符捕获类型是“List＜capture#1-of?extends Number＞”。由于类型不兼容，代码清单12-12中use方法的赋值操作会出现编译错误。编译器给出的错误信息是“Type mismatch：cannot convert from List＜capture#1-of?extends Number＞to List＜String＞”，其含义是赋值操作试图把“List＜capture#1-of?extends Number＞”类型的对象转换成“List＜String＞”类型，由于这两个类型不兼容，类型转换操作无法进行。

代码清单12-12　说明通配符捕获类型的示例

public class Wildcard{

public List＜?extends Number＞createList（）{

return new ArrayList＜＞（）；

}

public void use（）{

List＜String＞list=createList（）；//编译错误

}

}

获取一个包含通配符的参数化类型的对象引用之后，对这个对象引用所能做的操作是非常有限的。例如，对于一个类型为List＜?＞的对象引用，当尝试调用add方法向列表中添加任何类型的对象时，都会出现编译错误，因为编译器无法确定List＜?＞类型对象中实际的类型，这个add方法的调用有可能是不安全的，因此编译器禁止了这样的行为。但是在很多情况下，只能使用含通配符的参数化类型作为引用的类型。例如，Class类中的很多方法的返回值都是Class＜?＞类型的。以Class类中的getInterfaces方法为例，该方法用来介绍获取当前类所实现的接口或当前接口所继承的接口。该方法的返回值类型是Class＜?＞[]。使用其他更加具体的类型作为返回值类型都是不正确的，因为该方法的返回值的实际类型可能是任何类型。在使用包含通配符的参数化类型的对象引用时，通常需要提供额外的类型信息来方便对该对象的使用。

下面通过一个示例来说明如何提供额外的类型信息。在一个程序中包含了某个接口的多个不同实现类，程序根据相关的配置信息来选择使用的具体实现类。代码清单12-13给出了一个创建该接口实现对象的示例。在调用create方法时，需要提供表示接口类型的Class类的对象作为额外的参数。找到具体实现类的类名之后，使用Class类的forName方法来加载该类。由于forName方法的返回值类型是Class＜?＞，因此通过由参数给出的接口类型的cast方法把创建出来的对象转换成正确的类型。

代码清单12-13　为包含通配符的参数化类型提供类型信息

public class ObjectFactory{

public static＜T＞T create（Class＜T＞interfaceType）throws Exception{

String className=searchForClassName（）；

Class＜?＞clazz=Class.forName（className）；

return interfaceType.cast（clazz.newInstance（））；

}

private static String searchForClassName（）{

return""；//省略查找逻辑

}

}

在上面的示例中，具体的类型信息由create方法的调用者来提供，这就保证了create方法的返回值是调用者所期望的类型。