List<Animal>集合:新老虎=新ArrayList<Tiger>()错误

Question

Tiger类是由Animal类扩展而来的。

当我声明时：List<Animal> tiger = new ArrayList<Tiger>();。我将在编译时出错。

但是，我认为这一行对于多态是正确的。谁能给我解释一下。

Answer 1

你不能这样做

List<Animal> tiger = new ArrayList<Tiger>();

用java写的。左边的泛型类型必须与右边的泛型类型完全相等(或者，如果游戏中有通配卡，则不必相等- ? extends T或? super T)。

如果这是可能的，那么就不可能将新的Lion添加到声明为Animal列表的列表中-这是没有意义的。

您可以做的是：

List<Animal> tigers = new ArrayList<Animal>();
tigers.add(new Tiger());

(包括Tiger在内的所有Animal系列)

或者：

List<? extends Animal> tigers = new ArrayList<Tiger>();
tigers.add(new Tiger()); // Adding is immpossible now - list can be read only now! 

(仅限Animal的子类) - list现在只能读取！

Answer 2

List<Animal>可以让你添加一只可爱的小狗。然后ArrayList<Tiger>里的老虎就会吃掉。

从多态的角度讲，您将拥有

List<Tiger> tigers = new ArrayList<Tiger>();

这将允许您根据需要替换使用List<Tiger>的任何实现，依赖并使用接口定义的功能。你要做的不是多态，这只是一种不安全的转换(特别是对于前面提到的小狗)，并且由于上述原因是不会起作用的。

Answer 3

原因是基于Java实现泛型的方式。我找到的解释它的最好方法是首先使用数组。

An Arrays示例

使用数组，您可以做到这一点：

Integer[] myInts = {1,2,3,4};
Number[] myNumber = myInts;

但是，如果你尝试这样做会发生什么呢？

Number[0] = 3.14; //attempt of heap pollution

最后一行可以很好地编译，但是如果运行这段代码，您可能会得到一个ArrayStoreException。

这意味着您可以欺骗编译器，但不能欺骗运行时类型系统。这是因为数组就是我们所说的可实现类型。这意味着在运行时，Java知道这个数组实际上被实例化为一个整数数组，它只是碰巧通过Number[]类型的引用来访问。

所以，正如你所看到的，一件事是对象的真实类型，另一件事是你用来访问它的引用类型，对吧？

使用Java泛型解决问题

现在，Java泛型类型的问题是类型信息被编译器丢弃，并且在运行时不可用。这个过程被称为type erasure。在Java中实现这样的泛型有很好的理由，但这是一个很长的故事，它必须与预先存在的代码的二进制兼容性有关。

但这里重要的一点是，因为在运行时没有类型信息，所以没有办法确保我们没有提交堆污染。

例如,

List<Integer> myInts = new ArrayList<Integer>();
myInts.add(1);
myInts.add(2);

List<Number> myNums = myInts;
myNums.add(3.14); //heap polution

如果Java编译器没有阻止您在编译时执行此操作，则运行时类型系统也无法阻止您，因为在运行时，无法确定此列表是否只是一个整数列表。Java运行时允许您在这个列表中放入您想要的任何内容，而它应该只包含整数，因为在创建它时，它被声明为一个整数列表。

因此，Java的设计者确保您不能欺骗编译器。如果你不能欺骗编译器(就像我们可以用数组做的那样)，你也不能欺骗运行时类型系统。

因此，我们说泛型类型是不可重构的。

显然，这也会阻碍多态现象。解决方案是学习使用Java泛型的两个强大特性，即协方差和逆方差。

协方差

使用协方差，您可以从结构中读取项，但不能向其中写入任何内容。所有这些都是有效的声明。

List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Integer>();
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Float>()
List<? extends Number> myNums = new ArrayList<Double>()

你可以从myNums中读取

Number n = myNums.get(0);

因为您可以确定，无论实际列表包含什么，它都可以向上转换为一个数字(毕竟，任何扩展Number的东西都是一个数字，对吧？)

但是，不允许将任何内容放入协变结构中。

myNumst.add(45L);

这是不允许的，因为Java不能保证实际对象的实际类型。它可以是扩展Number的任何东西，但是编译器不能确定。所以你可以读，但不能写。

Contravariance

有了反差，你可以做相反的事情。您可以将内容放入泛型结构中，但不能从中读出。

List<Object> myObjs = new List<Object();
myObjs.add("Luke");
myObjs.add("Obi-wan");

List<? super Number> myNums = myObjs;
myNums.add(10);
myNums.add(3.14);

在这种情况下，对象的实际性质是一个对象列表，通过逆变，您可以将数字放入其中，这主要是因为数字具有作为公共祖先的对象。因此，所有数字都是对象，因此这是有效的。

然而，你不能安全地从这个逆变结构中读取任何东西，假设你会得到一个数字。

Number myNum = myNums.get(0); //compiler-error

正如您所看到的，如果编译器允许您编写此行，那么您将在运行时获得一个ClassCastException。

Get/Put原则

因此，当您只打算将泛型值从结构中取出时，使用协方差；当您仅打算将泛型值放入结构中时，使用逆变；当您打算同时执行这两项操作时，则使用确切的泛型类型。

下面是我举的最好的例子，它将任何类型的数字从一个列表复制到另一个列表中。

public static void copy(List<? extends Number> source, List<? super Number> destiny) {
    for(Number number : source) {
        destiny.add(number);
    }
}

多亏了协方差和逆方差的力量，这适用于下面这样的情况：

List<Integer> myInts = asList(1,2,3,4);
List<Integer> myDoubles = asList(3.14, 6.28);
List<Object> myObjs = new ArrayList<Object>();

copy(myInts, myObjs);
copy(myDoubles, myObjs);