为什么这个通用赋值是非法的？

Question

我有一个class:

class Generic<T> {
    List<List<T>> getList() {
        return null;
    }
}

当我用通配符声明 Generic 并调用 getList 方法时，以下赋值是非法的。

Generic<? extends Number> tt = null;
List<List<? extends Number>> list = tt.getList(); // this line gives compile error

这对我来说似乎很奇怪，因为根据 Generic 的声明，在调用 getList 时创建一个 Generic<T> 并得到一个 List<List<T>> 是很自然的。

事实上，它要求我这样写作业：

List<? extends List<? extends Number>> list = tt.getList(); // this one is correct

我想知道为什么第一个是非法的，为什么第二个是合法的。

我给出的例子只是一些示例代码来说明问题，你不必关心它们的含义。

错误信息：

Incompatable types:
required : List<java.util.List<? extends java.lang.Number>>
found: List<java.util.List<capture<? extends java.lang.Number>>>

Answer 1

关于您运行的通配符类型，这是一件棘手但有趣的事情！这很棘手，但当你理解它时确实合乎逻辑。

错误与以下事实有关：通配符 ? extends Number 不是指一个单一的具体类型，而是指某个未知类型。因此两次出现的 ? extend Number 不一定指的是同一类型，因此编译器不允许赋值。

详细解释

赋值中的right-hand-side，tt.getList()，没有得到类型List<List<? extends Number>>。相反，它的每次使用都由编译器分配一个唯一生成的捕获类型，例如称为 List<List<capture#1 extends Number>>.
捕获类型List<capture#1 extends Number>是List<? extends Number>的子类型，但不是同一类型！（这是为了避免将不同的未知类型混合在一起。）
赋值中left-hand-side的类型是List<List<? extends Number>>。此类型不允许 List<? extends Number> 的子类型作为外部列表的元素类型，因此 getList 的 return 类型不能用作元素类型。
另一方面，类型List<? extends List<? extends Number>>确实允许List<? extends Number>的子类型作为外部列表的元素类型。所以这是解决问题的正确方法。

动机

下面的示例代码演示了为什么赋值是非法的。通过一系列步骤，我们最终得到一个 List<Integer>，它实际上包含 Floats!

class Generic<T> {
    private List<List<T>> list = new ArrayList<>();

    public List<List<T>> getList() {
        return list;
    }
}

// Start with a concrete type, which will get corrupted later on
Generic<Integer> genInt = new Generic<>();

// Add a List<Integer> to genInt.list. This is not necessary for the
// main example but migh make things a little clearer.
List<Integer> ints = List.of(1);
genInt.getList().add(ints); 

// Assign to a wildcard type as in the question
Generic<? extends Number> genWild = genInt;

// The illegal assignment. This doesn't compile normally, but we force it
// using an unchecked cast to see what would happen IF it did compile.
List<List<? extends Number>> list =
    (List<List<? extends Number>>) (Object) genWild.getList();

// This is the crucial step: 
// It is legal to add a List<Float> to List<List<? extends Number>>.
// list refers to genInt.list, which has type List<List<Integer>>.
// Heap pollution occurs!
List<Float> floats = List.of(1.0f);
list.add(floats);

// notInts in reality is the same list as floats!
List<Integer> notInts = genInt.getList().get(1);

// This statement reads a Float from a List<Integer>. A ClassCastException
// is thrown. The compiler must not allow us to end up here without any
// previous type errors or unchecked cast warnings.
Integer i = notInts.get(0);

您发现的修复方法是对 list 使用以下类型：

List<? extends List<? extends Number>> list = tt.getList();

这个新类型将类型错误从 list 的赋值转移到对 list.add(...).

的调用

以上说明了通配符类型的全部要点：跟踪可以安全读取和写入值的位置，而不会混淆类型和出现意外 ClassCastExceptions。

一般经验法则

对于这种情况，当您使用通配符嵌套类型参数时，有一个一般的经验法则：

If the inner types have wildcards in them, then the outer types often need wildcards also.

否则内部通配符不能像你看到的那样“生效”。

参考资料

Java Tutorial 包含一些关于捕获类型的信息。

这个问题的答案包含通配符的一般信息：

What is PECS (Producer Extends Consumer Super)?

为什么这个通用赋值是非法的？

Why is this generic assignment illegal?

java

generics

bounded-wildcard

详细解释

动机

一般经验法则

参考资料