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相信大多学习过 Java 的都对 extends 和 super 产生过疑惑,特别是坑爹的 PECS 原则,又是英文缩写,又是消费者生产者的,如此抽象的结论,是正常人应该记的吗?
吐槽完毕,回归正题,网上有许多文章对 extends 和 super 进行过各种解析,基本都能得出如下类似的结论:
extends 可用于返回类型限定,不能用于参数类型限定。
super 可用于参数类型限定,不能用于返回类型限定。
频繁往外读取内容的,适合用上界Extends。
经常往里插入的,适合用下界Super。
当然,以上两个结论和 PECS 原则都是正确的(废话)。
那么,我为什么还要写这一篇文章呢?因为我发现事情其实很简单,上述几个推论都基于一个很简单的原理,这个原理是我们学习 Java 面向对象时被反复提到过的:父类引用可以指向子类对象,子类引用不能指向父类对象。
根据这个原理,我们可以很轻松地推导出以上几个结论。
比如有如下几个类:
public class Plate{ private class Food {} private class Fruit extends Food {} private class Apple extends Fruit {} T item; public void set(T a) { item = a; } public T get() { return item;}}
此时,下面两个 set 方法是否正确?
Plate plate1 = new Plate<>();plate1.set(new Apple());plate1.set(new Food());
答:
第一个 set 正确,第二个 set 错误。原因:
plate1 里面装的可能是 Fruit 或 Fruit 的父类,具体是哪个类不能确定(如果非要用一个类表示,只能用 Object),但不管是什么类,都是 Apple 的父类,即这个 set 方法试图传递一个 Apple 对象给 Apple 的父类引用,而父类引用指向子类对象是合法的,因此正确。而对于第二个 set,plate1 里面装的可能是 Fruit 类的引用,而 Fruit fruit = new Food() 是不合法的,即子类引用不能指向父类对象,因此错误。
对于 extends、super 和 set、get 的更多组合,就不一一解释了,可以看下面这份代码:
public class Plate{ private class Food { } private class Fruit extends Food { } private class Apple extends Fruit { } T item; public void set(T a) { item = a; } public T get() { return item; } public void test() { Plate plate1 = new Plate<>(); // 正确,plate1 里面装的可能是 Fruit 或 Fruit 的父类,不管是什么,都是 Apple 的父类, 而父类引用指向子类对象是正确的 plate1.set(new Apple()); // 错误,plate1 里面装的可能是 Fruit 或 Fruit 的父类 // 而子类引用指向父类对象是错误的,比如 Fruit item = new Food() // plate1.set(new Food()); Plate plate2 = new Plate<>(); // 错误,T 不知道是什么类型,可能是 Fruit 的最下面的某个子类,而子类引用指向父类对象是错误的 // plate2.set(new Fruit()); // 错误,虽然 Apple 现在是 Fruit 最下面的子类,但以后可能会增加 Apple 的子类,那时 T 就可能是 Apple 的子类,因此也是不合法的 // plate2.set(new Apple()); Plate plate3 = new Plate<>(); // 正确,plate3 装的都是 Fruit 对象或 Fruit 子类的对象,而不管是什么对象,都可以用 Fruit 引用指向它,父类引用指向子类对象是正确的 Fruit fruit = plate3.get(); // 错误,因为里面装的可能是 Fruit 或处于 Fruit 和 Apple 继承链中间的对象,而子类引用指向父类对象是错误的 // Apple apple = plate3.get(); Plate plate4 = new Plate<>(); // 错误,plate1 里面装的可能是 Fruit 或 Fruit 的父类,也可能是 Food 的父类,比如 Object // Food food = plate4.get(); // 正确,所有类都是 Object 的子类 Object object = plate4.get(); } }
一次性看完这四种组合可能会让人有些晕,但记住最核心的一点即可:父类引用可以指向子类对象,子类引用不能指向父类对象。 以后再见到类似的,就能自行推导出来了。
了解过 Kotlin 的可能知道协变、逆变等概念,实际上是同一个道理,为什么协变只能用于 out 位置?因为 < out T> 相当于类型 T 或 T 的子类,当它作为返回值时,无论具体类型是什么,返回的都是一个 T 类型的对象或它的子类对象,类型 T 作为父类引用指向它是很合理的;当它用在 in 位置时,情况则相反,此时相当于要传递一个 T 类型的对象给它的子类类型的引用,而子类引用指向父类对象是不合法的。具体例子就不举了,理解了原理即可。
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